本发明专利技术公开了一种MgH2/Mg过渡金属硼化物复合储氢材料及其制备方法，该复合储氢材料通式为MgH2/Mg+xwt%MB，其中MB为过渡金属硼化物，0≤x≤15。其是将氢化镁粉或金属镁粉与过渡金属硼化物按一定的重量百分比均匀混合后，在0.1~2Mpa氩气或氢气保护气氛下，在200~450rpm和球料比20~40:1条件下经1~15h球磨合成。本发明专利技术中通过具有纳米结构的过渡金属硼化物的加入，大大改善了复合储氢材料的动力学性能，同时也降低了复合储氢材料的储氢温度。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于储氢材料
，特别涉及ー种MgH2/Mg过渡金属硼化物复合储氢材料及其制备方法。
技术介绍
进入21世纪后，能源可持续发展和环境保护成为人类社会关注的热点问题，传统化石能源由于不可再生而逐渐消耗殆尽，迫使人们寻求和开发可再生的、清洁新 型能源。其中氢能由于清洁、高效、来源广泛而被公认为人类未来最具发展潜カ的理想的二次能源，弓丨起了世界各国的广泛研究。但是目前的氢能系统中，氢的安全、高效储运仍然是氢能系统发展的瓶颈之一。与高压钢瓶储氢和液态储氢相比，储氢合金具有高效、经济、安全等优点，为氢的安全、高效储运以及应用开辟了一条重要的新途径。目前广泛研究的储氢合金材料包括AB5型稀土系合金、AB3型储氢合金、AB2Laves相储氢合金、AB型储氢合金、A2B型Mg2Ni储氢合金等材料。与上述这些材料相比，镁及其合金作为储氢材料，由于具有高容量(MgH2的储氢量达到7. 6wt%)、资源丰富、质量轻、价格低廉等优点而成为最具潜力的一种储氢材料。其中MgH2放氢过程为以下反应=MgH2 — Mg+H2 Δ H=75KJ/mol 上述反应理论放氢量为7. 6wt%,但是由于金属Mg对氢具有较强的吸引力，该反应的反应焓为75KJ/mol，使得MgH2具有较高的吸放氢温度和较慢的吸放氢速率，阻碍了其在实际中的应用。为了改善镁储氢材料的吸放氢动力学、热力学性能，近年来人们研究开发了元素取代改性、表面处理改性、制备镁基复合储氢材料改性以及新的合成方法、新的合成エ艺。其中制备镁基复合储氢材料这ー合成方法，可以通过复合材料的多相催化、表面催化以及材料的组织结构的变化来改变储氢合金的动力学性能，而且可以保持镁合金的高储氢量等优点。迄今采用的与Mg基储氢合金复合的材料有其它类型的储氢合金、金属单质、金属氧化物或金属卤化物和非金属元素等。而过渡金属硼化物，特别是Fe、Co、Ni的硼化物，在多相催化领域具有较广泛的应用。但是在镁基储氢合金材料中加入过渡金属硼化物制备镁基复合储氢材料还未见报道。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供ー种MgH2/Mg过渡金属硼化物复合储氢材料及其制备方法。本专利技术是这样实现的，ー种MgH2/Mg过渡金属硼化物复合储氢材料，由氢化镁或金属镁与过渡金属硼化物组成，其表达式为MgH2/Mg+Xwt%MB，其中MB为过渡金属硼化物，O < X < 15。所述的过渡金属硼化物为FeB、CoB或NiB。所述的过渡金属硼化物颗粒大小在3(T50nm之间。所述的氢化镁或金属镁与过渡金属硼化物的重量百分比为85wt9Tl00wt%:15wt% 0wt%o本专利技术的目的还在于提供ー种MgH2ZMg过渡金属硼化物复合储氢材料的制备方法，包括以下步骤 在无水无氧手套箱中将氢化镁粉或金属镁粉与过渡金属硼化物按重量百分比85wt% 100wt% :15wt% 0wt%均勻混合在球磨罐中，在O. I 2Mpa的IS气或氢气保护气氛中，在200 450rpm和球料重量比20 40:1条件下,经过广15h的球磨合成。其中，球磨时采用不锈钢球磨罐、不锈钢球以及行星式球磨机，球磨罐容积为125ml，不锈钢球直径为5 10mm。本专利技术采用球磨法制备的MgH2或Mg/过渡金属硼化物复合储氢材料不仅保持了镁基储氢合金的高容量储氢性能，而且也明显改善了镁储氢材料的动力学性能，同时明显降低了其储氢温度，本专利技术所述的材料对于氢的高效、安全储运，特别是镁基储氢合金的实 际化应用具有重要意义。附图说明图I是MgH2+5wt%NiB球磨Ih后和放氢后的XRD 图2是NiB的SEM 图3是MgH2+5wt%NiB球磨Ih后的SEM 图4是MgH2+5wt%NiB以及纯MgH2球磨Ih后的的TPD曲线； 图是5 MgH2+5wt%NiB球磨Ih后在不同温度、O. OlMpa氢压的放氢动力学曲线； 图6是MgH2+15wt%CoB球磨15h后在不同温度，O. OlMpa氢压下的放氢动力学曲线； 图7是Mg+5wt%FeB复合储氢材料球磨Ih和15h后的XRD 图8是Mg+5wt%FeB复合储氢材料球磨15h后在不同温度，O. OlMpa氢压下的放氢动カ学曲线。具体实施例方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本专利技术进行进ー步详细说明。实施例I MgH2+5wt%NiB复合储氢材料的制备与储氢动力学性能 在无水无氧手套箱中，将氢化镁粉(纯度98%)和NiB按照MgH2+5wt%NiB的比例混合后加入到球磨罐中,放入不锈钢球,球料重量比为40:1，密封；球磨罐抽真空后充入氩气和氢气清洗各三次，然后充入2Mpa的高纯氢气，采用高能球磨法转速为450r/min球磨Ih后，即得所需产品。采用同样条件制备了纯MgH2与复合储氢材料进行对比。图I为球磨制得的MgH2+5wt%NiB的放氢前和放氢后的XRD图谱，从XRD图上可以看出，球磨后的样品主要为MgH2，而放氢后的样品主要由Mg组成。图2为纳米NiB的SEM图。图3为MgH2+5wt%NiB球磨Ih后的SEM图，从图2可以看出NiB为3(T50nm纳米颗粒组成，从图3可以看出，球磨h后的MgH2+5wt%NiB复合储氢材料，有很多小的纳米颗粒附着在较大的颗粒上，且颗粒堆积，中间形成很多空隙，这种结构有利于氢的吸附与扩散。图4为MgH2+5wt%NiB复合储氢材料以及纯MgH2的TPD曲线，从该图可以看出，球磨Ih后的MgH2+5wt%NiB在443k就开始放氢，而纯氢化镁MgH2在583k左右才开始放氢。图5是MgH2+5wt%NiB复合储氢材料在不同温度、O. OlMpa氢压的放氢动力学曲线。从该图上可以看出，在503k,该复合储氢材料在80min之内即可放出2. 5wt%的氢。随着温度的升高，复合储氢材料的放氢速率也在加快，在573k时，15min之内就可以放出5. 8被％左右的氢气，即15min之内即可完成最大放氢量(5. 95wt%)的97%以上。实施例2 MgH2+15wt%NiB复合储氢材料的制备与储氢动力学性能 在无水无氧手套箱中，将氢化镁粉(纯度98%)和NiB按照MgH2+15wt%NiB的比例混合后加入到球磨罐中,放入不锈钢球,球料重量比为20:1，密封；球磨罐抽真空后充入氩气清洗三次，然后充入O. IMpa的高纯氩气，采用高能球磨法转速为200r/min球磨15h后，即得所需产品。制备出的储氢合金在450K时即可放出氢气，573K时15min内就可放出5. 6wt%的氢。实施例3 MgH2+15wt%CoB复合储氢材料的制备与储氢动力学性能 将氢化镁粉(纯度98%)和CoB按照MgH2+15wt%CoB的比例混合后加入到球磨罐中，放入不锈钢球，球料重量比为40:1，密封；球磨罐抽真空后充氩气和氢气清洗各三次，然后充入O. IMpa的高纯氢气，采用高能球磨法转速为200r/min球磨15h后即得所需产品。图6是MgH2+15wt%CoB在不同温度、O. OlMpa氢压下的放氢动力学曲线,从图上可以看出在503K时，该复合储氢材料在80min之内就可以放氢3. 83wt%,同样，随着温度的增高，放氢速率也在增快。在5本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.ー种MgH2/Mg过渡金属硼化物复合储氢材料，其特征在干，由氢化镁或金属镁与过渡金属硼化物组成，其表达式为MgH2/Mg+Xwt%MB，其中MB为过渡金属硼化物，O彡x彡15。2.根据权利要求I所述的MgH2/Mg过渡金属硼化物复合储氢材料，其特征在于，所述的过渡金属硼化物为FeB、CoB或NiB。3.根据权利要求I或2所述的MgH2/Mg过渡金属硼化物复合储氢材料，其特征在于，所述的过渡金属硼化物颗粒大小在3(T50nm之间。4.根据权利要求I所述的MgH2/Mg过渡金属硼化物复合储氢材料，其特征在于，所述的氢化镁或金属镁与过渡金属硼化物的重量百分比为85wt% ...
【专利技术属性】
技术研发人员：王一菁，袁华堂，焦丽芳，刘光，李丽，仇方圆，闫超，
申请(专利权)人：南开大学，
类型：发明
国别省市：
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