CN108103337A - 镁基储氢材料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种镁基储氢材料的制备方法，其包括如下步骤：将氢化镁和一种或几种金属单质混匀后，在惰性气氛中常压球磨，得到混合粉末；将所述混合粉末进行压制成片状样品后，在250～450℃下进行放氢，得到所述镁基储氢材料，其中，所述金属单质选自镍、钴、铜和钛中的至少一种。与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：本发明提供的二元或多元镁基储氢材料纯度高，吸放氢性能优异，例如MgH2和Co按照摩尔比为2:1的比例混合后制备的二元镁基储氢材料在365℃条件下，吸氢量可达4.5wt％。

Description

镁基储氢材料的制备方法
技术领域
本发明涉及一种镁基储氢材料的制备方法，属于储氢材料技术领域。
背景技术
能源是推动人类历史发展的重要动力之一。从最早的化石能源煤炭、石油、天然气，到后来的蒸汽能、电能，乃至近代的太阳能、风能、水能和核能等均为人类文明发展做出了不可估量的贡献。但是，一方面化石燃料的储量有限，人类将面临着前所未有的“能源危机”。另一方面，化石燃料燃烧导致的温室效应和气候变暖，严重影响了人类的可持续发展。因此开发以氢能为代表的新能源势在必行。
镁基储氢材料的研究最早开始于美国布鲁克海文国家实验室，在1968年首先以镁和镍混合熔炼而成Mg2Ni合金.后来出现了机械合金化的制备方法，掀起了大规模研究镁基储氢材料的高潮。然而镁基储氢材料利用中的两大难点在于，镁基合金氢化物的实际放氢温度要求较高，并且活化困难。此外，镁基储氢合金的吸放氢动力学性能差，需要提供高温热源。
然而传统的机械合金化法有一定的缺陷，表现在其对操作过程的要求非常严格，须杜绝Fe和O等杂质的引入，否则会在球磨过程中在材料的表面形成MgO层，使得材料难以活化。而且Mg的活性高，杂质的引入会产生其他难以预期的结果。并且由于Mg的塑性好，使得材料容易在球磨过程中于球磨罐低部板结，导致过程中必须及时处理结块，再继续进行球磨，增加了操作过程的难度。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种镁基储氢材料的制备方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明提供了一种镁基储氢材料的制备方法，其包括如下步骤：
将氢化镁和金属单质混匀后，在惰性气氛中常压球磨，得到混合粉末；
将所述混合粉末进行压制成片状样品后，在真空条件下加热，发生放氢反应，得到所述镁基储氢材料，其中，所述金属单质选自镍、钴、铜和钛中的至少一种。
作为优选方案，所述加热的温度为250～450℃。
作为优选方案，所述氢化镁和金属单质的摩尔比为2:1。
作为优选方案，所述金属单质为钴。
作为优选方案，所述球磨的转速为200～500rpm，球磨时间为2～10h。
作为优选方案，所述压制的压力为10～300MPa。
作为优选方案，所述片状样品的直径与厚度之比不低于5:1。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
本发明提供的二元或多元镁基储氢材料纯度高，吸放氢性能优异，例如MgH2和Co按照摩尔比为2:1的比例混合后制备的二元镁基储氢材料在365℃条件下，吸氢量可达4.5wt％。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明中实施例1制备的Mg2Ni的恒温和平衡条件下氢气压强与材料的含氢量之间的关系曲线(PCT)；
图2为本发明中实施例1制备的Mg2Ni的XRD图谱；
图3为本发明中实施例2制备的Mg2Co的恒温和平衡条件下氢气压强与材料的含氢量之间的关系曲线(PCT)；
图4为本发明中实施例2制备的Mg2Co的XRD图谱；
图5为本发明中实施例3制备的Mg-Ni-Fe的恒温和平衡条件下氢气压强与材料的含氢量之间的关系曲线(PCT)；
图6为本发明中实施例3制备的Mg-Ni-Fe的XRD图谱。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例1
(1)将MgH2和Ni粉末按照摩尔比为2:1的比例称量并混合；
(2)将步骤(1)中配置好的MgH2和Ni混合粉末样品在高纯氩气常压氛围的手套箱中，装入球磨罐中密封，取出后进行球磨，得到混合粉末样品；
(3)将步骤(2)中得到的混合粉末样品在压片机中压制成型，得到片状样品；
(4)将步骤(3)中得到的MgH2和Ni混合片状样品在380℃的温度下放氢，完成后冷却到室温，获得的样品即为Mg2Ni。
对上述所制得的粉末进行PCT测试，如图1所示，平台压差小且375℃下吸氢量可达3.5wt％(为Mg2Ni的理论储氢量97％)。
对上述所制得的粉末进行XRD测试，如图2所示，XRD图谱显示所制得的粉末为纯Mg2Ni。
实施例2
(1)将MgH2和Co粉末按照摩尔比为2:1的比例称量并混合；
(2)将步骤(1)中配置好的MgH2和Co混合粉末样品在高纯氩气常压氛围的手套箱中，装入球磨罐中密封，取出后进行球磨，得到混合粉末样品；
(3)将步骤(2)中得到的混合粉末样品在压片机中压制成型，得到片状样品；
(4)将步骤(3)中得到的MgH2和Co混合片状样品在370℃的温度下放氢，完成后冷却到室温，获得的样品即为Mg-Co二元体系混合粉末。
对上述所制得的粉末进行PCT测试，如图3所示，吸放氢性能稳定且365℃下吸氢量可达4.5wt％。
对上述所制得的粉末进行XRD测试，如图4所示，XRD图谱显示所制得的粉末为Mg-Co二元体系。
实施例3
(1)将MgH2和Ni-Fe粉末按照摩尔比为2:1的比例称量并混合，其中Ni:Fe
的质量比是3:2；
(2)将步骤(1)中配置好的MgH2和Ni-Fe混合粉末样品在高纯氩气常压氛围的手套箱中，装入球磨罐中密封，取出后进行球磨，得到混合粉末样品；
(3)将步骤(2)中得到的混合粉末样品在压片机中压制成型，得到片状样品；
(4)将步骤(3)中得到的MgH2和Ni-Fe混合片状样品在410℃的温度下放氢，完成后冷却到室温，获得的样品即为MgH2-Ni-Fe多元体系混合粉末。
对上述所制得的粉末进行PCT测试，如图5所示，吸放氢性能稳定且400℃下可逆吸氢量达3.8wt％。
对上述所制得的粉末进行XRD测试，如图6所示，XRD图谱显示所制得的粉末为Mg-Ni-Fe多元体系。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (7)

1.一种镁基储氢材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将氢化镁和金属单质混匀后，在惰性气氛中常压球磨，得到混合粉末；
将所述混合粉末进行压制成片状样品后，在真空条件下加热，发生放氢反应，得到所述镁基储氢材料，其中，所述金属单质选自镍、钴、铜和钛中的至少一种。
2.如权利要求1所述的镁基储氢材料的制备方法，其特征在于，所述加热的温度为250～450℃。
3.如权利要求1所述的镁基储氢材料的制备方法，其特征在于，所述氢化镁和金属单质的摩尔比为2:1。
4.如权利要求3所述的镁基储氢材料的制备方法，其特征在于，所述金属单质为钴或镍。
5.如权利要求1所述的镁基储氢材料的制备方法，其特征在于，所述球磨的转速为200～500rpm，球磨时间为2～10h。
6.如权利要求1所述的镁基储氢材料的制备方法，其特征在于，所述压制的压力为10～300MPa。
7.如权利要求1所述的镁基储氢材料的制备方法，其特征在于，所述片状样品的直径与厚度之比不低于5:1。
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