CN110042304A - 一种高压金属氢化物复合储氢罐用高平台压储氢合金 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高压金属氢化物复合储氢罐用高平台压储氢合金。该储氢合金的化学组成为ZrxFeyMz，其中M为Al、Si、Cr、Mo、V、W或它们的组合；x、y、z分别表示Zr、Fe、M的原子比，x为1～1.1，y为1.5～2，z为0～0.5。该系列储氢合金储氢量大、平台压力高、极易活化、动力学性能优异，室温下2分钟即可以吸氢饱和。本发明的高平台压储氢合金在350atm车载高压复合储氢罐中应用时，重量密度为1.82wt％，此时其体积密度达到了40kg/m3，是普通高压气态储氢罐的2.4倍，是车载高压复合储氢罐用高平台压储氢合金的绝佳选择。

Description

一种高压金属氢化物复合储氢罐用高平台压储氢合金
技术领域
本发明涉及固态储氢领域，具体涉及一种高压金属氢化物复合储氢罐用高平台压储氢合金。
背景技术
氢的燃烧热值高，产物无污染，是未来社会的理想能源。要实现氢能的大规模应用，首先必须解决氢的制取、储运和应用三大关键环节，而紧凑、安全、高效的储氢技术是核心。传统的氢气存储与输运一般采用高压气态和低温液态两种方式，但从安全和经济的角度来讲，这两种储氢方式均不能满足实际应用。另一种储氢技术—固态储氢—是指通过物理或者化学吸附的方式将氢气存储于固态储氢材料中。这种新型储氢技术具有体积储氢密度高、储运方便、安全性能好等优点，因而被认为是最有发展前景的储氢方式。然而，传统的金属氢化物质量储氢密度偏低，仍不能满足车载应用的要求。为了开发性能优异的储氢***，研究人员提出将传统高平台压储氢合金和高压气态储氢罐结合起来组成复合式高压金属氢化物储氢罐。这种复合式储氢罐具有储氢量高、放热量少、安全性高、适用温度广等优点，有望解决当前单一轻质高压储氢罐储氢量不够和安全性不好的缺点。
目前，350atm复合式储氢罐是较为理想的车载储氢媒介。高平台压储氢合金是复合式储氢罐的核心部分，其性能的好坏直接影响着储氢罐的使用。一方面，平台压越高，其稳定性越低，因此在较低的温度下也可以实现放氢，同时能免去额外的加热装置。另一方面，吸放氢热焓减少，能够减少储氢罐使用过程中的热效应，有利于提高储氢罐的工作效率要保证储氢罐的大规模车载应用，高平台压储氢合金必须具备较大的质量储氢密度、良好的平台性能、动力学性能和循环性能。
ZrFe2合金在20℃下的吸氢平台压达到了690atm，放氢平台压则为325atm,是目前为止所发现的储氢合金中平衡压最高的，非常适合用作高平台压储氢合金。然而，ZrFe2合金的平台压远高于350atm复合式储氢罐的应用要求，并且合金在1800atm下的储氢量也仅为1.7wt％，远低于复合式储氢罐的要求。因此，通过合金化的方法降低合金氢化物平台压的同时提高合金的储氢量是开发ZrFe2基高平台压储氢合金的关键。
发明内容
本发明解决了现有技术存在的传统的金属氢化物质量储氢密度偏低，不能满足车载应用的要求的问题，提供一种高压金属氢化物复合储氢罐用高平台压储氢合金，其应用时通过将传统高平台压储氢合金和高压气态储氢罐结合起来组成复合式高压金属氢化物储氢罐，这种复合式储氢罐具有储氢量高、放热量少、安全性高、适用温度广等优点，有效的解决当前单一轻质高压储氢罐储氢量不够和安全性不好的缺点。
本发明通过以下技术方案实现：
一种高压金属氢化物复合储氢罐用高平台压储氢合金，其特征在于，所述合金的化学组成为ZrxFeyMz，其中M为Al、Si、Cr、Mo、V、W及其组合，所述储氢合金中的x、y、z分别表示相对应的Zr、Fe、M的原子比，其中x的范围为1-1.1，y的范围为1.5-2，z的范围为0-0.5。
进一步的，一种高压金属氢化物复合储氢罐用高平台压储氢合金，所述y与z的和的范围为：2-2.5。
进一步的，一种高压金属氢化物复合储氢罐用高平台压储氢合金，(y+z)/x的取值范围为1.9-2。
进一步的，一种高压金属氢化物复合储氢罐用高平台压储氢合金，所述合金由C15型面心立方Laves型结构组成。
进一步的，一种高压金属氢化物复合储氢罐用高平台压储氢合金，所述合金由C14型六方Laves型结构组成。
进一步的，一种高压金属氢化物复合储氢罐用高平台压储氢合金，所述合金的制备方法为：合金通过电弧熔炼的方法进行制备，将纯度高于99wt％的原料金属锭按照比例称量好放入电弧熔炼中，将熔炼炉腔用高纯氩气(99.99％)清洗三遍，随后抽真空2小时，再次充入一定量高纯氩气(99.99％)保护，合金经过翻身熔炼4～5遍以确保成分的均匀性。
进一步的，一种高压金属氢化物复合储氢罐用高平台压储氢合金，所述制备的高平台压储氢合金能够应用于车载复合储氢罐、燃料电池、储热输热、氢化物储氢装置、氢分离回收、高纯度氢制取、氢化物压缩、制冷、采暖等技术领域。
在实际使用中，高压金属氢化物复合储氢罐用高平台压储氢合金，在350atm下的储氢量可以达到1.5wt％以上，而且在室温下的放氢平台压超过了10atm；合金经过一次吸放氢循环便可以完全活化，同时室温下2分钟即可以完成吸放氢过程，动力学性能十分优异，所以通过以上对该高压金属氢化物复合储氢罐用高平台压储氢合金的优点的描述，可以发现，该合金诸多的优点可使得制备的高平台压储氢合金能够应用于车载复合储氢罐、燃料电池、储热输热、氢化物储氢装置、氢分离回收、高纯度氢制取、氢化物压缩、制冷、采暖等技术领域，并推动上述领域的发展。
综上所述，本发明的以下有益效果：
1、本发明一种高压金属氢化物复合储氢罐用高平台压储氢合金，根据350atm复合储氢罐的实际应用要求，通过合金化对合金进行多元取代，可以获得不同储氢量和不同平台压的储氢合金。
2、本发明一种高压金属氢化物复合储氢罐用高平台压储氢合金，该系列储氢合金储氢量高、平台性能好、极易活化、动力学性能优异，室温下2分钟可以吸氢饱和。
3、本发明一种高压金属氢化物复合储氢罐用高平台压储氢合金，高平台压储氢合金在350atm车载复合储氢罐中应用时，重量密度为1.82wt％，此时其体积密度达到40kg/m3，是普通350atm高压气态储氢罐的2.4倍，是车载高压复合储氢罐用高平台压储氢合金的绝佳选择。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1是实施例2、5、8、11、12中合金的XRD图谱。
图2是实施例2、5、12中合金SEM背散射照片及能谱图。
图3是实施例2、5、8、11中合金在不同温度下的PCT放氢曲线。
图4是实施例8中合金在不同温度下的放氢动力学曲线。
图5是实施例8中合金在350atm高压复合储氢***中的储氢密度和合金填充量的关系曲线。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例1
制备ZrFe2合金：将纯度高于99wt％的原料Zr和Fe锭按照比例称量好放入电弧熔炼中，将熔炼炉腔用高纯氩气(99.99％)清洗三遍，随后抽真空2小时，再次充入一定量高纯氩气(99.99％)保护，合金经过翻身熔炼4～5遍以确保成分的均匀性。得到的铸态合金经过砂纸打磨去掉表面氧化层，经无水酒精清洗后放入氩气气氛保护的手套箱(H2O<3ppm，O2<5ppm)中，破碎成粉并过200目筛子。
合金的PCT曲线和吸放氢动力学曲线在Advanced Materials Corporation(AMC)储氢性能测试仪进行测试。每次测试样品量为1g左右，测量时温度控制为±1℃，测试氢气纯度大于99.99％。测试前需要对合金进行活化处理，工艺如下：首先在室温下抽真空半小时，然后加热到400℃并抽真空1小时以清除合金表面的杂质气体，随后迅速冷却到室温，冷却过程中合金与氢气迅速反应直至饱和。该过程重复3次，以保证合金完全活化。
实施例2
制备Zr1.04Fe2合金：将纯度高于99wt％的原料Zr和Fe锭按照比例称量好放入电弧熔炼中，将熔炼炉腔用高纯氩气(99.99％)清洗三遍，随后抽真空2小时，再次充入一定量高纯氩气(99.99％)保护，合金经过翻身熔炼4～5遍以确保成分的均匀性。得到的铸态合金经过砂纸打磨去掉表面氧化层，经无水酒精清洗后放入氩气气氛保护的手套箱(H2O<3ppm，O2<5ppm)中，破碎成粉并过200目筛子。
合金的PCT曲线和吸放氢动力学曲线在Advanced Materials Corporation(AMC)储氢性能测试仪进行测试。每次测试样品量为1g左右，测量时温度控制为±1℃，测试氢气纯度大于99.99％。测试前需要对合金进行活化处理，工艺如下：首先在室温下抽真空半小时，然后加热到400℃并抽真空1小时以清除合金表面的杂质气体，随后迅速冷却到室温，冷却过程中合金与氢气迅速反应直至饱和。该过程重复3次，以保证合金完全活化。
实施例3
制备Zr1.1Fe1.7Al0.3合金：将纯度高于99wt％的原料Zr锭、Fe锭和Al锭按照比例称量好放入电弧熔炼中，将熔炼炉腔用高纯氩气(99.99％)清洗三遍，随后抽真空2小时，再次充入一定量高纯氩气(99.99％)保护，合金经过翻身熔炼4～5遍以确保成分的均匀性。得到的铸态合金经过砂纸打磨去掉表面氧化层，经无水酒精清洗后放入氩气气氛保护的手套箱(H2O<3ppm，O2<5ppm)中，破碎成粉并过200目筛子。
合金的PCT曲线和吸放氢动力学曲线在Advanced Materials Corporation(AMC)储氢性能测试仪进行测试。每次测试样品量为1g左右，测量时温度控制为±1℃，测试氢气纯度大于99.99％。测试前需要对合金进行活化处理，工艺如下：首先在室温下抽真空半小时，然后加热到400℃并抽真空1小时以清除合金表面的杂质气体，随后迅速冷却到室温，冷却过程中合金与氢气迅速反应直至饱和。该过程重复3次，以保证合金完全活化。
实施例4
制备ZrFe1.7Al0.3合金：将纯度高于99wt％的原料Zr锭、Fe锭和Al锭按照比例称量好放入电弧熔炼中，将熔炼炉腔用高纯氩气(99.99％)清洗三遍，随后抽真空2小时，再次充入一定量高纯氩气(99.99％)保护，合金经过翻身熔炼4～5遍以确保成分的均匀性。得到的铸态合金经过砂纸打磨去掉表面氧化层，经无水酒精清洗后放入氩气气氛保护的手套箱(H2O<3ppm，O2<5ppm)中，破碎成粉并过200目筛子。
合金的PCT曲线和吸放氢动力学曲线在Advanced Materials Corporation(AMC)储氢性能测试仪进行测试。每次测试样品量为1g左右，测量时温度控制为±1℃，测试氢气纯度大于99.99％。测试前需要对合金进行活化处理，工艺如下：首先在室温下抽真空半小时，然后加热到400℃并抽真空1小时以清除合金表面的杂质气体，随后迅速冷却到室温，冷却过程中合金与氢气迅速反应直至饱和。该过程重复3次，以保证合金完全活化。
实施例5
制备Zr1.04Fe1.7Al0.3合金：将纯度高于99wt％的原料Zr锭、Fe锭和Al锭按照比例称量好放入电弧熔炼中，将熔炼炉腔用高纯氩气(99.99％)清洗三遍，随后抽真空2小时，再次充入一定量高纯氩气(99.99％)保护，合金经过翻身熔炼4～5遍以确保成分的均匀性。得到的铸态合金经过砂纸打磨去掉表面氧化层，经无水酒精清洗后放入氩气气氛保护的手套箱(H2O<3ppm，O2<5ppm)中，破碎成粉并过200目筛子。
合金的PCT曲线和吸放氢动力学曲线在Advanced Materials Corporation(AMC)储氢性能测试仪进行测试。每次测试样品量为1g左右，测量时温度控制为±1℃，测试氢气纯度大于99.99％。测试前需要对合金进行活化处理，工艺如下：首先在室温下抽真空半小时，然后加热到400℃并抽真空1小时以清除合金表面的杂质气体，随后迅速冷却到室温，冷却过程中合金与氢气迅速反应直至饱和。该过程重复3次，以保证合金完全活化。
实施例6
制备ZrFe1.5Al0.5合金：将纯度高于99wt％的原料Zr锭、Fe锭和Al锭按照比例称量好放入电弧熔炼中，将熔炼炉腔用高纯氩气(99.99％)清洗三遍，随后抽真空2小时，再次充入一定量高纯氩气(99.99％)保护，合金经过翻身熔炼4～5遍以确保成分的均匀性。得到的铸态合金经过砂纸打磨去掉表面氧化层，经无水酒精清洗后放入氩气气氛保护的手套箱(H2O<3ppm，O2<5ppm)中，破碎成粉并过200目筛子。
合金的PCT曲线和吸放氢动力学曲线在Advanced Materials Corporation(AMC)储氢性能测试仪进行测试。每次测试样品量为1g左右，测量时温度控制为±1℃，测试氢气纯度大于99.99％。测试前需要对合金进行活化处理，工艺如下：首先在室温下抽真空半小时，然后加热到400℃并抽真空1小时以清除合金表面的杂质气体，随后迅速冷却到室温，冷却过程中合金与氢气迅速反应直至饱和。该过程重复3次，以保证合金完全活化。
实施例7
制备Zr1.04Fe1.5Si0.5合金：将纯度高于99wt％的原料Zr锭、Fe锭和Si锭按照比例称量好放入电弧熔炼中，将熔炼炉腔用高纯氩气(99.99％)清洗三遍，随后抽真空2小时，再次充入一定量高纯氩气(99.99％)保护，合金经过翻身熔炼4～5遍以确保成分的均匀性。得到的铸态合金经过砂纸打磨去掉表面氧化层，经无水酒精清洗后放入氩气气氛保护的手套箱(H2O<3ppm，O2<5ppm)中，破碎成粉并过200目筛子。
合金的PCT曲线和吸放氢动力学曲线在Advanced Materials Corporation(AMC)储氢性能测试仪进行测试。每次测试样品量为1g左右，测量时温度控制为±1℃，测试氢气纯度大于99.99％。测试前需要对合金进行活化处理，工艺如下：首先在室温下抽真空半小时，然后加热到400℃并抽真空1小时以清除合金表面的杂质气体，随后迅速冷却到室温，冷却过程中合金与氢气迅速反应直至饱和。该过程重复3次，以保证合金完全活化。
实施例8
制备Zr1.04Fe1.7Cr0.3合金：将纯度高于99wt％的原料Zr锭、Fe锭和Cr锭按照比例称量好放入电弧熔炼中，将熔炼炉腔用高纯氩气(99.99％)清洗三遍，随后抽真空2小时，再次充入一定量高纯氩气(99.99％)保护，合金经过翻身熔炼4～5遍以确保成分的均匀性。得到的铸态合金经过砂纸打磨去掉表面氧化层，经无水酒精清洗后放入氩气气氛保护的手套箱(H2O<3ppm，O2<5ppm)中，破碎成粉并过200目筛子。
合金的PCT曲线和吸放氢动力学曲线在Advanced Materials Corporation(AMC)储氢性能测试仪进行测试。每次测试样品量为1g左右，测量时温度控制为±1℃，测试氢气纯度大于99.99％。测试前需要对合金进行活化处理，工艺如下：首先在室温下抽真空半小时，然后加热到400℃并抽真空1小时以清除合金表面的杂质气体，随后迅速冷却到室温，冷却过程中合金与氢气迅速反应直至饱和。该过程重复3次，以保证合金完全活化。
实施例9
制备Zr1.1Fe1.7Cr0.3合金：将纯度高于99wt％的原料Zr锭、Fe锭和Cr锭按照比例称量好放入电弧熔炼中，将熔炼炉腔用高纯氩气(99.99％)清洗三遍，随后抽真空2小时，再次充入一定量高纯氩气(99.99％)保护，合金经过翻身熔炼4～5遍以确保成分的均匀性。得到的铸态合金经过砂纸打磨去掉表面氧化层，经无水酒精清洗后放入氩气气氛保护的手套箱(H2O<3ppm，O2<5ppm)中，破碎成粉并过200目筛子。
合金的PCT曲线和吸放氢动力学曲线在Advanced Materials Corporation(AMC)储氢性能测试仪进行测试。每次测试样品量为1g左右，测量时温度控制为±1℃，测试氢气纯度大于99.99％。测试前需要对合金进行活化处理，工艺如下：首先在室温下抽真空半小时，然后加热到400℃并抽真空1小时以清除合金表面的杂质气体，随后迅速冷却到室温，冷却过程中合金与氢气迅速反应直至饱和。该过程重复3次，以保证合金完全活化。
实施例10
制备Zr1.04Fe1.8Mo0.2合金：将纯度高于99wt％的原料Zr锭、Fe锭和Mo锭按照比例称量好放入电弧熔炼中，将熔炼炉腔用高纯氩气(99.99％)清洗三遍，随后抽真空2小时，再次充入一定量高纯氩气(99.99％)保护，合金经过翻身熔炼4～5遍以确保成分的均匀性。得到的铸态合金经过砂纸打磨去掉表面氧化层，经无水酒精清洗后放入氩气气氛保护的手套箱(H2O<3ppm，O2<5ppm)中，破碎成粉并过200目筛子。
合金的PCT曲线和吸放氢动力学曲线在Advanced Materials Corporation(AMC)储氢性能测试仪进行测试。每次测试样品量为1g左右，测量时温度控制为±1℃，测试氢气纯度大于99.99％。测试前需要对合金进行活化处理，工艺如下：首先在室温下抽真空半小时，然后加热到400℃并抽真空1小时以清除合金表面的杂质气体，随后迅速冷却到室温，冷却过程中合金与氢气迅速反应直至饱和。该过程重复3次，以保证合金完全活化。
实施例11
制备Zr1.04Fe1.7Mo0.3合金：将纯度高于99wt％的原料Zr锭、Fe锭和Mo锭按照比例称量好放入电弧熔炼中，将熔炼炉腔用高纯氩气(99.99％)清洗三遍，随后抽真空2小时，再次充入一定量高纯氩气(99.99％)保护，合金经过翻身熔炼4～5遍以确保成分的均匀性。得到的铸态合金经过砂纸打磨去掉表面氧化层，经无水酒精清洗后放入氩气气氛保护的手套箱(H2O<3ppm，O2<5ppm)中，破碎成粉并过200目筛子。
合金的PCT曲线和吸放氢动力学曲线在Advanced Materials Corporation(AMC)储氢性能测试仪进行测试。每次测试样品量为1g左右，测量时温度控制为±1℃，测试氢气纯度大于99.99％。测试前需要对合金进行活化处理，工艺如下：首先在室温下抽真空半小时，然后加热到400℃并抽真空1小时以清除合金表面的杂质气体，随后迅速冷却到室温，冷却过程中合金与氢气迅速反应直至饱和。该过程重复3次，以保证合金完全活化。
实施例12
制备Zr1.04Fe1.7V0.3合金：将纯度高于99wt％的原料Zr锭、Fe锭和V锭按照比例称量好放入电弧熔炼中，将熔炼炉腔用高纯氩气(99.99％)清洗三遍，随后抽真空2小时，再次充入一定量高纯氩气(99.99％)保护，合金经过翻身熔炼4～5遍以确保成分的均匀性。得到的铸态合金经过砂纸打磨去掉表面氧化层，经无水酒精清洗后放入氩气气氛保护的手套箱(H2O<3ppm，O2<5ppm)中，破碎成粉并过200目筛子。
合金的PCT曲线和吸放氢动力学曲线在Advanced Materials Corporation(AMC)储氢性能测试仪进行测试。每次测试样品量为1g左右，测量时温度控制为±1℃，测试氢气纯度大于99.99％。测试前需要对合金进行活化处理，工艺如下：首先在室温下抽真空半小时，然后加热到400℃并抽真空1小时以清除合金表面的杂质气体，随后迅速冷却到室温，冷却过程中合金与氢气迅速反应直至饱和。该过程重复3次，以保证合金完全活化。
实施例13
制备Zr1.04Fe1.5V0.5合金：将纯度高于99wt％的原料Zr锭、Fe锭和V锭按照比例称量好放入电弧熔炼中，将熔炼炉腔用高纯氩气(99.99％)清洗三遍，随后抽真空2小时，再次充入一定量高纯氩气(99.99％)保护，合金经过翻身熔炼4～5遍以确保成分的均匀性。得到的铸态合金经过砂纸打磨去掉表面氧化层，经无水酒精清洗后放入氩气气氛保护的手套箱(H2O<3ppm，O2<5ppm)中，破碎成粉并过200目筛子。
合金的PCT曲线和吸放氢动力学曲线在Advanced Materials Corporation(AMC)储氢性能测试仪进行测试。每次测试样品量为1g左右，测量时温度控制为±1℃，测试氢气纯度大于99.99％。测试前需要对合金进行活化处理，工艺如下：首先在室温下抽真空半小时，然后加热到400℃并抽真空1小时以清除合金表面的杂质气体，随后迅速冷却到室温，冷却过程中合金与氢气迅速反应直至饱和。该过程重复3次，以保证合金完全活化。
实施例14
制备Zr1.04Fe1.8W0.2合金：将纯度高于99wt％的原料Zr锭、Fe锭和W锭按照比例称量好放入电弧熔炼中，将熔炼炉腔用高纯氩气(99.99％)清洗三遍，随后抽真空2小时，再次充入一定量高纯氩气(99.99％)保护，合金经过翻身熔炼4～5遍以确保成分的均匀性。得到的铸态合金经过砂纸打磨去掉表面氧化层，经无水酒精清洗后放入氩气气氛保护的手套箱(H2O<3ppm，O2<5ppm)中，破碎成粉并过200目筛子。
合金的PCT曲线和吸放氢动力学曲线在Advanced Materials Corporation(AMC)储氢性能测试仪进行测试。每次测试样品量为1g左右，测量时温度控制为±1℃，测试氢气纯度大于99.99％。测试前需要对合金进行活化处理，工艺如下：首先在室温下抽真空半小时，然后加热到400℃并抽真空1小时以清除合金表面的杂质气体，随后迅速冷却到室温，冷却过程中合金与氢气迅速反应直至饱和。该过程重复3次，以保证合金完全活化。
实施例15
制备Zr1.04Fe1.7W0.3合金：将纯度高于99wt％的原料Zr锭、Fe锭和W锭按照比例称量好放入电弧熔炼中，将熔炼炉腔用高纯氩气(99.99％)清洗三遍，随后抽真空2小时，再次充入一定量高纯氩气(99.99％)保护，合金经过翻身熔炼4～5遍以确保成分的均匀性。得到的铸态合金经过砂纸打磨去掉表面氧化层，经无水酒精清洗后放入氩气气氛保护的手套箱(H2O<3ppm，O2<5ppm)中，破碎成粉并过200目筛子。
合金的PCT曲线和吸放氢动力学曲线在Advanced Materials Corporation(AMC)储氢性能测试仪进行测试。每次测试样品量为1g左右，测量时温度控制为±1℃，测试氢气纯度大于99.99％。测试前需要对合金进行活化处理，工艺如下：首先在室温下抽真空半小时，然后加热到400℃并抽真空1小时以清除合金表面的杂质气体，随后迅速冷却到室温，冷却过程中合金与氢气迅速反应直至饱和。该过程重复3次，以保证合金完全活化。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种高压金属氢化物复合储氢罐用高平台压储氢合金，其特征在于，所述合金的化学组成为ZrxFeyMz，其中M为Al、Si、Cr、Mo、V、W及其组合，所述储氢合金中的x、y、z分别表示相对应的Zr、Fe、M的原子比，其中x的范围为1-1.1，y的范围为1.5-2，z的范围为0-0.5。
2.根据权利要求1所述的一种高压金属氢化物复合储氢罐用高平台压储氢合金，其特征在于，所述y与z的和的范围为：2-2.5。
3.根据权利要求1所述的一种高压金属氢化物复合储氢罐用高平台压储氢合金，其特征在于，(y+z)/x的取值范围为1.9-2。
4.根据权利要求1所述的一种高压金属氢化物复合储氢罐用高平台压储氢合金，其特征在于，所述合金由C15型面心立方Laves型结构组成。
5.根据权利要求1所述的一种高压金属氢化物复合储氢罐用高平台压储氢合金，其特征在于，所述合金由C14型六方Laves型结构组成。
6.根据权利要求1所述的一种高压金属氢化物复合储氢罐用高平台压储氢合金，其特征在于，所述合金的制备方法为：合金通过电弧熔炼的方法进行制备，将纯度高于99wt％的原料金属锭按照比例称量好放入电弧熔炼中，将熔炼炉腔用高纯氩气(99.99％)清洗三遍，随后抽真空2小时，再次充入一定量高纯氩气(99.99％)保护，合金经过翻身熔炼4-5遍以确保成分的均匀性。
7.根据权利要求1所述的一种高压金属氢化物复合储氢罐用高平台压储氢合金，其特征在于，所述制备的高平台压储氢合金能够应用于车载复合储氢罐、燃料电池、储热输热、氢化物储氢装置、氢分离回收、高纯度氢制取、氢化物压缩、制冷、采暖等技术领域。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114214570A (zh) * 2021-11-18 2022-03-22 华南理工大学 一种氢压缩材料及其制备方法和应用

Citations (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6296632A (ja) * 1985-10-23 1987-05-06 Mazda Motor Corp 水素吸蔵合金
JPS6372851A (ja) * 1987-07-30 1988-04-02 Nippon Yakin Kogyo Co Ltd ジルコニウム系水素吸蔵用合金
EP0413029A4 (en) * 1988-12-29 1991-07-03 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd Method of producing hydrogen-occlusion alloy and electrode using the alloy
JPH0953153A (ja) * 1995-08-17 1997-02-25 Matsushita Electric Ind Co Ltd ジルコニウム−クロム−鉄系水素吸蔵合金
JPH10172554A (ja) * 1996-12-17 1998-06-26 Toshiba Battery Co Ltd アルカリ二次電池
US5962156A (en) * 1996-02-20 1999-10-05 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Nickel-metal hydride storage battery and alloy for configuring negative electrode of the same
CN1244735A (zh) * 1998-08-12 2000-02-16 中国科学院金属研究所 一种纳米晶体锆基拉维斯相贮氢电极材料
CN1697890A (zh) * 2003-03-20 2005-11-16 住友金属工业株式会社 高压氢气用不锈钢、由该钢制作的容器以及器具
CN101421179A (zh) * 2006-02-23 2009-04-29 国家科研中心 用于氢的可逆存储的粉状金属间材料
CN102027283A (zh) * 2008-05-15 2011-04-20 原子能与替代能源委员会 制造金属氢化物氢储存储集器的方法
RU2444577C2 (ru) * 2008-12-08 2012-03-10 Государственное Учебно-Научное Учреждение Химический Факультет Московского Государственного Университета Имени М.В. Ломоносова Гидриды сплавов для сорбции и десорбции водорода
CN102952969A (zh) * 2011-08-26 2013-03-06 中国科学院金属研究所 大尺寸Zr基准晶材料及其制备方法
CN103789573A (zh) * 2014-01-22 2014-05-14 西北工业大学 一种Zr基Laves相储氢合金及其制备方法
JP5493127B2 (ja) * 2010-06-09 2014-05-14 国立大学法人広島大学 水素吸蔵材及びその製造方法
CN105018795A (zh) * 2015-07-31 2015-11-04 西部新锆核材料科技有限公司 一种耐腐蚀性能优良的核反应堆燃料包壳用锆基合金
CN105371105A (zh) * 2015-10-27 2016-03-02 北京有色金属研究总院 一种吸氢低应变金属氢化物储氢罐
CN105755381A (zh) * 2014-12-18 2016-07-13 北京有色金属研究总院 一种超高压金属氢化物氢压缩材料
KR20170074038A (ko) * 2015-12-21 2017-06-29 주식회사 다음에너지 지르코늄을 포함하는 상온저압용 수소저장합금
JP2018035397A (ja) * 2016-08-31 2018-03-08 株式会社神戸製鋼所 水素吸蔵合金および水素精製装置
CN108149070A (zh) * 2016-12-02 2018-06-12 北京有色金属研究总院 一种用于氚储存的Zr-Fe系合金及其制备方法
CN108796389A (zh) * 2018-06-06 2018-11-13 华南理工大学 一种非化学计量锆-铁基高压储氢合金及其制备方法
CN108977715A (zh) * 2017-05-31 2018-12-11 全球能源互联网研究院 一种适用于高压-金属氢化物储氢的储氢合金及其制备方法
CN108998736A (zh) * 2018-09-05 2018-12-14 合肥久新不锈钢厨具有限公司 一种耐磨耐腐蚀不锈钢杯材料及其制备方法
CN109072366A (zh) * 2016-04-19 2018-12-21 杰富意钢铁株式会社 耐磨损钢板及耐磨损钢板的制造方法

Patent Citations (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6296632A (ja) * 1985-10-23 1987-05-06 Mazda Motor Corp 水素吸蔵合金
JPS6372851A (ja) * 1987-07-30 1988-04-02 Nippon Yakin Kogyo Co Ltd ジルコニウム系水素吸蔵用合金
EP0413029A4 (en) * 1988-12-29 1991-07-03 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd Method of producing hydrogen-occlusion alloy and electrode using the alloy
JPH0953153A (ja) * 1995-08-17 1997-02-25 Matsushita Electric Ind Co Ltd ジルコニウム−クロム−鉄系水素吸蔵合金
US5962156A (en) * 1996-02-20 1999-10-05 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Nickel-metal hydride storage battery and alloy for configuring negative electrode of the same
JPH10172554A (ja) * 1996-12-17 1998-06-26 Toshiba Battery Co Ltd アルカリ二次電池
CN1244735A (zh) * 1998-08-12 2000-02-16 中国科学院金属研究所 一种纳米晶体锆基拉维斯相贮氢电极材料
CN1697890A (zh) * 2003-03-20 2005-11-16 住友金属工业株式会社 高压氢气用不锈钢、由该钢制作的容器以及器具
CN101421179A (zh) * 2006-02-23 2009-04-29 国家科研中心 用于氢的可逆存储的粉状金属间材料
CN102027283A (zh) * 2008-05-15 2011-04-20 原子能与替代能源委员会 制造金属氢化物氢储存储集器的方法
RU2444577C2 (ru) * 2008-12-08 2012-03-10 Государственное Учебно-Научное Учреждение Химический Факультет Московского Государственного Университета Имени М.В. Ломоносова Гидриды сплавов для сорбции и десорбции водорода
JP5493127B2 (ja) * 2010-06-09 2014-05-14 国立大学法人広島大学 水素吸蔵材及びその製造方法
CN102952969A (zh) * 2011-08-26 2013-03-06 中国科学院金属研究所 大尺寸Zr基准晶材料及其制备方法
CN103789573A (zh) * 2014-01-22 2014-05-14 西北工业大学 一种Zr基Laves相储氢合金及其制备方法
CN105755381A (zh) * 2014-12-18 2016-07-13 北京有色金属研究总院 一种超高压金属氢化物氢压缩材料
CN105018795A (zh) * 2015-07-31 2015-11-04 西部新锆核材料科技有限公司 一种耐腐蚀性能优良的核反应堆燃料包壳用锆基合金
CN105371105A (zh) * 2015-10-27 2016-03-02 北京有色金属研究总院 一种吸氢低应变金属氢化物储氢罐
KR20170074038A (ko) * 2015-12-21 2017-06-29 주식회사 다음에너지 지르코늄을 포함하는 상온저압용 수소저장합금
CN109072366A (zh) * 2016-04-19 2018-12-21 杰富意钢铁株式会社 耐磨损钢板及耐磨损钢板的制造方法
JP2018035397A (ja) * 2016-08-31 2018-03-08 株式会社神戸製鋼所 水素吸蔵合金および水素精製装置
CN108149070A (zh) * 2016-12-02 2018-06-12 北京有色金属研究总院 一种用于氚储存的Zr-Fe系合金及其制备方法
CN108977715A (zh) * 2017-05-31 2018-12-11 全球能源互联网研究院 一种适用于高压-金属氢化物储氢的储氢合金及其制备方法
CN108796389A (zh) * 2018-06-06 2018-11-13 华南理工大学 一种非化学计量锆-铁基高压储氢合金及其制备方法
CN108998736A (zh) * 2018-09-05 2018-12-14 合肥久新不锈钢厨具有限公司 一种耐磨耐腐蚀不锈钢杯材料及其制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
F. FUJII ETL.: "Effect of hydrogen absorption on the magnetic properties of Zr(Fe1−xAlx)2 compounds", 《JOURNAL OF MAGNETISM AND MAGNETIC MATERIALS》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114214570A (zh) * 2021-11-18 2022-03-22 华南理工大学 一种氢压缩材料及其制备方法和应用

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