【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及储氢合金材料，具体涉及的是一种ti-zr-mn-fe-bi储氢合金及其制备方法。
技术介绍
1、随着能源短缺和环境恶化问题日益凸显，近年来各国纷纷展开了大规模的新能源探索工作。氢能，作为一种清洁的二次能源，正受到越来越广泛的关注。然而，氢气的储存和运输技术成为氢能应用的关键挑战之一。与传统的高压气态储氢和液态储氢相比，合金储氢技术因其高存储密度、安全性好及便于携带等优点，被视为一种经济高效的储氢方案。因此，我们迫切需要研发出具有高储氢容量以及出色循环性能的储氢合金。其中，ti-mn基laves相储氢合金具有储氢容量大、动力学性能优异的特点，成为目前实用型储氢合金的研究热点。
2、然而，ti-mn基储氢合金普遍存在吸放氢滞后性大的缺点，这意味着较低的吸放氢热力学效率，为实际使用过程带来不便。同时，ti-mn基储氢合金在吸放氢过程中有严重的微粉化倾向，仅几个吸放氢循环后合金便会粉化成微米级颗粒，导致可循环性能急剧降低。shahrouz等人研究了ti-mn-v-zr-cr-fe-ni高熵合金的循环特性，其中ti30v15.8mn49.4zr0.5cr1.1fe2.9合金具有良好的储氢性能，但在1000次循环后其性能已降低为初始容量的89％，在实际使用中仍存在潜在问题。
技术实现思路
1、针对现有ti-mn基储氢合金存在的滞后性大、可循环性差的问题，本专利技术提供了一种ti-zr-mn-fe-bi储氢合金及其制备方法。
2、本专利技术首先提供了一种ti
3、ti、zr、mn的下标0.85、0.15和1.5-x-y分别是ti、zr、mn的原子比，其含义为合金中ti、zr、mn三种元素所含各自原子数和ti-zr-mn-fe-bi储氢合金中总的原子数的比值。
4、具体的，所述ti-zr-mn-fe-bi储氢合金的分子式为如下任一种：ti0.85zr0.15mn1.3fe0.1bi0.1、ti0.85zr0.15mn1.3fe0.15bi0.05、ti0.85zr0.15mn1.3fe0.05bi0.15、ti0.85zr0.15mn1.4fe0.05bi0.05。
5、进一步的，本专利技术提供了上述ti-zr-mn-fe-bi储氢合金的制备方法，包括如下步骤：
6、(1)将ti、zr、mn、fe和bi原料按所述ti-zr-mn-fe-bi储氢合金的分子通式进行配料；
7、(2)将步骤(1)中的混合料在惰性气氛中熔化保温，然后重熔，反复熔炼后得到合金锭；
8、(3)将步骤(2)所得合金锭在惰性气氛中进行退火处理，得到所述ti-zr-mn-fe-bi储氢合金。
9、上述的制备方法，步骤(2)中，所述熔化保温的温度为1700～1900℃；
10、所述熔化保温的时间为3～5min；
11、所述反复熔炼的次数为3～5次。
12、上述的制备方法，步骤(3)中，所述退火的温度为1000～1200℃；所述退火的时间为24～36h。
13、上述的制备方法中，所述惰性气氛为氩气气氛。
14、上述的制备方法，步骤(1)中，所述金属ti、zr、mn、fe和bi原料的纯度≥99.9wt％，金属mn额外加入5wt％以弥补熔炼损失。
15、上述5wt％指的是mn额外添加质量占ti-zr-mn-fe-bi储氢合金的分子通式中mn的质量的百分数。
16、最后，上述ti-zr-mn-fe-bi储氢合金在储氢中的应用也属于本专利技术的保护范围。
17、本专利技术的ti-zr-mn-fe-bi储氢合金在储氢测试之前需对其进行活化；具体的，所述活化的温度为25℃，活化的压力为5mpa，活化的次数为5次。
18、本专利技术通过对ti-mn储氢合金中添加zr、mn、fe和bi元素，通过优化元素配比和高温退火过程，形成了均匀的相结构，在保证高储氢量的同时(储氢量≥1.747wt％)，有效降低了合金元素偏析所带来的滞后性大的问题；bi元素的原子半径较大，同时具有较强的可延展性，可通过扩大晶格间隙的大小，对氢吸收/脱附过程中的微应变和塑性变形起缓冲作用，从而稳定了晶体结构，提高了合金在长期吸氢/脱附过程中的循环寿命，所制备的储氢合金在2000次循环后储氢量仍能保持为初始容量的99％。
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1.一种Ti-Zr-Mn-Fe-Bi储氢合金，其特征在于：所述Ti-Zr-Mn-Fe-Bi储氢合金的分子通式为Ti0.85Zr0.15Mn1.5-x-yFexBiy，其中0＜x≤0.2，0＜y≤0.2；x和y分别代表Fe和Bi元素原子比。
2.根据权利要求1所述的Ti-Zr-Mn-Fe-Bi储氢合金的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，所述熔化保温的温度为1700～1900℃；
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，所述退火的温度为1000～1200℃；所述退火的时间为24～36h。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述惰性气氛为氩气气氛。
6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述金属Ti、Zr、Mn、Fe和Bi原料的纯度≥99.9wt％，金属Mn额外加入5wt％以弥补熔炼损失。
7.权利要求1所述Ti-Zr-Mn-Fe-Bi储氢合金在储氢中的应用。
【技术特征摘要】
1.一种ti-zr-mn-fe-bi储氢合金，其特征在于：所述ti-zr-mn-fe-bi储氢合金的分子通式为ti0.85zr0.15mn1.5-x-yfexbiy，其中0＜x≤0.2，0＜y≤0.2；x和y分别代表fe和bi元素原子比。
2.根据权利要求1所述的ti-zr-mn-fe-bi储氢合金的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，所述熔化保温的温度为1700～1900℃；
【专利技术属性】
技术研发人员：周树辉，王秀林，侯建国，王修康，姚辉超，张瑜，段品佳，宋鹏飞，聂锁府，伍思达，隋依言，张雨晴，戴若云，郑元爽，梁威，
申请(专利权)人：中海石油气电集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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