一种镁基氢化物复合储热材料制造技术

本发明专利技术公开了一种镁基氢化物复合储热材料。该镁基氢化物复合储热材料由镁基氢化物储热介质和催化添加剂组成，其中，所述催化添加剂包括吸放氢催化剂和高温稳定添加剂。本发明专利技术提供的镁基氢化物复合储热材料具有储热密度高、吸氢量大、吸氢速度快、高温稳定性好等特点。

Magnesium based hydride composite heat storage material

The invention discloses a magnesium based hydride composite heat storage material. The magnesium based hydride composite heat storage material consists of a magnesium based hydride heat storage medium and a catalytic additive, wherein the catalytic additive comprises a hydrogen absorbing and dehydrogenation catalyst and a high temperature stabilizing additive. The magnesium based hydride composite heat storage material provided by the invention has the characteristics of high heat storage density, large hydrogen absorption capacity, fast hydrogen absorption speed, high temperature stability, etc..

【技术实现步骤摘要】
一种镁基氢化物复合储热材料
本专利技术涉及一种镁基氢化物复合储热材料，属于金属氢化物储热材料领域。
技术介绍
金属氢化物材料具有储氢和储热双重功能，在氢化反应的同时将释放大量的热，相比传统熔融盐储热材料200～400kJ/kg蓄热量，其吸放氢反应热可达2MJ/kg以上，因此，金属氢化物储热材料可广泛应用于太阳能光热发电、工业余热利用、制冷制热等领域。在金属氢化物材料中，镁基氢化物的反应热焓密度居于前列，且镁矿产资源十分丰富，价格低廉，因此镁基氢化物在规模储热应用方面具有显著优势。然而，由于充放氢速度和导热性能较差，传统的镁基氢化物材料在储热方面的应用受到了限制，而氢化物在高温下的晶粒长大问题也影响到了其使用寿命。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种储热密度高、吸氢量大、吸氢速度快、高温稳定性好的镁基氢化物复合储热材料。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种镁基氢化物复合储热材料，由镁基氢化物储热介质和催化添加剂组成，其中，所述催化添加剂包括吸放氢催化剂和高温稳定添加剂。其中，所述镁基氢化物储热介质为MgH2、Mg2NiH4和La2Mg17H17中的至少一种。所述吸放氢催化剂为La-Ni合金、Ni-Y合金、Ti-Mn合金、Pd和Nb2O5中的至少一种。所述高温稳定添加剂为TiH2、V2O5、Nb2O5、WO3和Ni-Y合金中的至少一种。优选地，所述镁基氢化物储热介质的质量分数为75％-90％，所述催化添加剂质量分数为10％-25％。优选地，所述催化添加剂中吸放氢催化剂和高温稳定添加剂的质量比为1∶3-3∶1。优选地，所述催化添加剂中吸放氢催化剂和高温稳定添加剂的质量比为1∶1。本专利技术的优点在于：本专利技术的镁基氢化物复合储热材料具有储热密度高、吸氢量大、吸氢速度快、高温稳定性好等特点。附图说明图1为实施例1的镁基氢化物复合储热材料的吸氢性能曲线。图2为实施例1的镁基氢化物复合储热材料的高温使用寿命曲线。图3为实施例2的镁基氢化物复合储热材料的吸氢性能曲线。图4为实施例2的镁基氢化物复合储热材料的高温使用寿命曲线。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术做进一步说明，但本专利技术的实施方式不限于此。经研究，镁基氢化物储热材料必须在多相掺杂催化和纳米尺度晶粒条件下才具有良好的氢化性能。其中，将储氢合金、过渡金属氧化物、贵金属等材料作为催化剂引入，可以显著提高储热材料的吸放氢速度，某些金属氢化物和氧化物具有高温稳定性，将其引入可以阻止镁基氢化物在高温下的晶粒长大问题。因此，本专利技术在总结现有技术的基础上，向镁基氢化物中引入催化添加剂，有效解决了镁基氢化物的充放氢速度和使用寿命问题。本专利技术提供的镁基氢化物复合储热材料，由镁基氢化物储热介质和催化添加剂组成。其中，镁基氢化物储热介质为MgH2、Mg2NiH4、La2Mg17H17中的一种或几种。催化添加剂包括吸放氢催化剂和高温稳定添加剂。根据文献报道和实验数据，La-Ni合金、Ni-Y合金、Ti-Mn合金、Pd、Nb2O5等材料能够显著提高镁基氢化物复合储热材料的吸放氢速度，从而提高其吸放热速度，TiH2、V2O5、Nb2O5、WO3、Ni-Y合金等具有高温稳定性，可以阻止镁基氢化物在高温下的晶粒长大问题，显著改善镁基氢化物的高温使用寿命。所述镁基氢化物复合储热材料中，镁基氢化物储热介质的质量分数处于75％-90％之间，催化添加剂的质量分数处于10％-25％之间。根据实验，镁基氢化物储热介质的质量分数大于75％可保证材料的储热密度大于2MJ/kg，催化添加剂的总质量处于10％-25％之间可有效提高所述镁基氢化物复合储热材料的充放氢速度。所述镁基氢化物复合储热材料中，所述催化添加剂中吸放氢催化剂和高温稳定添加剂的质量比在1∶3-3∶1之间。优选地，所述催化添加剂中吸放氢催化剂和高温稳定添加剂的质量比为1∶1时可获得较为平衡的吸放氢速度和高温寿命。根据性能测试，这种镁基氢化物复合储热材料的储氢容量可达到6wt.％以上，在2分钟内吸氢量可达额定吸氢量的90％以上，在400℃高温下循环充放氢后的储氢容量衰减率在10％以内。实施例1以Mg、Ni-Y合金为原料，经氢化反应制成储热材料，其中Mg的质量分数为80％，Ni-Y合金的质量分数为20％。图1表明，材料的储氢量为6.01wt％。在2分钟内吸氢量可达额定吸氢量的95％。图2表明，材料在400℃高温下循环充放氢后的储氢容量衰减率为8％。实施例2以Mg、La-Ni合金、TiH2为原料，经氢化反应制成储热材料，其中Mg的质量分数为80％，La-Ni合金的质量分数为15％，TiH2的质量分数为5％。图3表明，材料的储氢量为6.4wt％。在2分钟内吸氢量可达额定吸氢量的94％。图4表明，材料在400℃高温下循环充放氢后的储氢容量衰减率为2.1％。实施例3以Mg、Nb2O5为原料，经氢化反应制成储热材料，其中Mg的质量分数为75％，Nb2O5的质量分数为25％。实验表明，材料的储氢量为5.61wt％。在2分钟内吸氢量可达额定吸氢量的96％，材料在400℃高温下循环充放氢后的储氢容量衰减率为8.5％。实施例4以Mg、LaNi5、TiH2为原料，经氢化反应制成储热材料，其中Mg的质量分数为90％，LaNi5的质量分数为5％，TiH2的质量高分数为5％。实验表明，材料的储氢量为6.74wt％。在2分钟内吸氢量可达额定吸氢量的91％，材料在400℃高温下循环充放氢后的储氢容量衰减率为3.6％。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种镁基氢化物复合储热材料，其特征在于，由镁基氢化物储热介质和催化添加剂组成，其中，所述催化添加剂包括吸放氢催化剂和高温稳定添加剂。

【技术特征摘要】
1.一种镁基氢化物复合储热材料，其特征在于，由镁基氢化物储热介质和催化添加剂组成，其中，所述催化添加剂包括吸放氢催化剂和高温稳定添加剂。2.根据权利要求1所述的镁基氢化物复合储热材料，其特征在于，所述镁基氢化物储热介质为MgH2、Mg2NiH4和La2Mg17H17中的至少一种。3.根据权利要求1所述的镁基氢化物复合储热材料，其特征在于，所述吸放氢催化剂为La-Ni合金、Ni-Y合金、Ti-Mn合金、Pd和Nb2O5中的至少一种。4.根据权利要求1所述的镁基氢化物复合储热材料，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨阳，李志念，邱昊辰，叶建华，袁宝龙，王树茂，刘晓鹏，蒋利军，卢淼，
申请(专利权)人：北京有色金属研究总院，
类型：发明
国别省市：北京,11