本发明专利技术提供了一种适用于高压‑金属氢化物储氢的储氢合金及其制备方法，该合金如(TiZrx)yCrzFeuMn(2‑z‑u)式所示，其中，0.05≤x≤0.15，1.05≤y≤1.15，1≤z≤1.4，0.2≤u≤0.6，其结构为C14型Laves相结构。该类储氢合金在298K条件下的放氢坪台压在1‑25MPa之间，最大储氢容量可达到1.85％，合金非常容易活化。
【技术实现步骤摘要】
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
本专利技术涉及一种合金，具体涉及一种适用于风电、太阳能等新能源余能存储的高压-金属氢化物复合储氢的储氢合金。
技术介绍
风能是一种可再生的能源，目前对于风能的利用存在着巨大的浪费。风电并网主要有以下三方面的问题亟待解决，第一，风力发电过程中，电压、频率及相位有剧烈的波动性，导致电力并网容量不能超过总量的10％；第二，风电发电距离用电区域较远；第三，风电的波峰波谷反调峰特性，在用电低谷时，发电处于波峰状态，这就需要将多余的发电量储存起来，同时由于风电的波动性，通过储能技术改善风电的输出特性，使得电力平稳，能够顺利并网。氢气是一种清洁能源，也是一种良好的能量载体。氢储能技术使用风电来电解水，得到氢气和氧气储存起来，通过燃烧氢气或燃料电池发电输出稳定的电能，平稳的进入电网，具有储存时间长、反应时间快，没有污染等优势。氢气的储存方式是氢储能技术中的关键，储氢技术主要有物理储氢和化学储氢2大类，常用的方式包括高压储氢、液态储氢、活性碳吸附、金属氢化物储氢、有机液体储氢和无机化合物储氢。其中高压储氢尤其是超高压储氢对储氢罐的要求高，且需要消耗大量的压缩功，而且存在泄露的危险，对液氢制备的要求非常严格，液化成本高。金属氢化物储氢包括两种，一种是低压-金属氢化物复合储氢，存储的氢气难以放出，放氢速度慢；一种是高压-金属氢化物复合储氢，具有较高的储氢重量密度，且在常温下很容易释放氢气。现有的不同系列的储氢合金中，TiFe合金制造成本较低，但其储氢量低，且难活化，容易中毒，而TiCr2合金具有较高的吸放氢坪台压，通过添加不同的元素，合理的设计成分能够得到不同坪台压的合金，以便适应不同场合的要求。
技术实现思路
为了解决现有TiFe储氢合金储氢量低、难以活化的问题，本专利技术提供了一种适用于高压-金属氢化物储氢的储氢合金，该合金容易活化，储氢量高。实现本专利技术目的的技术方案如下：一种适用于高压-金属氢化物储氢的储氢合金，所述储氢合金如(TiZrx)yCrzFeuMn(2-z-u)所示：其中0.05≤x≤0.15，1.05≤y≤1.15，1≤z≤1.6，0.2≤u≤0.6，z+u≤2。优选的，0.05≤x≤0.15，1.08≤y≤1.15，1≤z≤1.6，0.2≤u≤0.6。优选的，0.08≤x≤0.12，1.08≤y≤1.15，1≤z≤1.3，0.4≤u≤0.6。优选的，0.08≤x≤0.12、1.08≤y≤1.12、1.2≤z≤1.3、0.45≤u≤0.55。一种如权利要求1所述合金的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：(1)将按化学式的比例准备的金属Ti、Zr、Cr、Fe和过量的Mn在Ar气氛下进行熔炼共翻面4次；(2)取出称量质量，若质量多于标准量，再进行熔炼，翻面1次；(3)熔炼后的合金进行机械打磨破碎至粒径5～100μm。优选的，所述步骤1中各金属原料均为金属单质，Ti>99.5％，Zr>99％，Cr>99％，Fe>99％，Mn>99％。优选的，所述步骤(1)中Mn的添加量为按照所述式的比例添加110-120％。优选的，所述步骤(1)中的熔炼时间为1.5min。优选的，所述两次熔炼过程均在电弧炉中进行。优选的，按照步骤(2)中称重所得余量的多少确定所述熔炼时间。优选的，所述步骤(3)中的破碎过程在低氧、低氮、低水的环境或氩气气氛下进行。与最接近的现有技术比，本专利技术提供的技术方案具有以下优异效果：本专利技术提供的储氢合金具有易活化，储氢容量高的特点，吸氢压介于1-25MPa之间，最大储氢容量达到1.85％，合金容易活化，适用于风能余能储能高压-金属氢化物储氢用储氢合金。本专利技术提供的储氢合金的制备方法工艺简单，便于生产。附图说明：图1.为实施例1中制备的储氢合金的XRD。图2.为实施例2中制备的储氢合金的XRD。图3.为实施例3中制备的储氢合金的XRD。图4.为实施例4中制备的储氢合金的XRD。图5.为实施例1中制备的储氢合金的PCT曲线图。图6.为实施例2中制备的储氢合金的PCT曲线图。图7.为实施例3中制备的储氢合金的PCT曲线图。图8.为实施例4中制备的储氢合金的PCT曲线图。具体实施方式下面结合附图说明和具体实例对本专利技术进行详细的描述。实施例1熔炼合金(TiZr0.1)1.05Cr1.1Fe0.6Mn0.3合金，并测试其PCT曲线(1)取原料Ti：1.117g、Zr：0.238g、Cr：1.413g、Fe：0.829g、Mn：0.511g，其中Mn过量，混合在一起放入电弧炉中，抽真空到10-3Pa以下，通入0.9atm氩气，开始熔炼，共翻面4次，每次熔炼1.5min。(2)将熔炼后的合金取出称量其质量，保证此时合金的质量大于目标合金的质量，此时合金重量为4.036g。(3)将熔炼后的合金放入电弧炉中，重复电弧炉熔炼操作过程，根据合金剩余量，将合金翻面熔炼各一次，每次熔炼1min，得到目标合金，3.990g。经上述三步后获得的合金，其相结构为C14型Laves结构，其XRD图见附图1，其PCT曲线见图5。实施例2熔炼合金(TiZr0.1)1.1Cr1.1Fe0.6Mn0.3合金，并测试其PCT曲线(1)取原料Ti：1.154g、Zr：0.246g、Cr：1.390g、Fe：0.816g、Mn：0.493g，其中Mn过量，混合在一起放入电弧炉中，抽真空到10-3Pa以下，通入0.9atm氩气，开始熔炼，共翻面4次，每次熔炼1.5min。(2)将熔炼后的合金取出称量其质量，此时合金的质量大于目标合金的质量，此时合金重量为4.003g。(3)跳过第三步熔炼。经上述三步后获得的合金，其相结构为C14型Laves结构，其XRD图见附图2，其PCT曲线见图6。实施例3熔炼合金(TiZr0.1)1.15Cr1.1Fe0.6Mn0.3合金，并测试其PCT曲线(1)取原料Ti：1.186g、Zr：0.251g、Cr：1.369g、Fe：0.803g、Mn：0.510g，其中Mn过量，混合在一起放入电弧炉中，抽真空到10-3Pa以下，通入0.9atm氩气，开始熔炼，共翻面4次，每次熔炼1.5min。(2)将熔炼后的合金取出称量其质量，保证此时合金的质量大于目标合金的质量，此时合金重量为4.045g。(3)将熔炼后的合金放入电弧炉中，重复电弧炉熔炼操作过程，根据合金剩余量，将合金翻面熔炼各一次，每次熔炼时间为1min，得到目标合金4.009g。经上述三步后获得的合金，其相结构为C14型Laves结构，其XRD图见附图3，其PCT曲线见图7。实施例4熔炼合金(TiZr0.1)1.15Cr1.1Fe0.2Mn0.3合金，并测试其PCT曲线(1)取原料Ti：1.197g、Zr：0.254g、Cr：1.884g、Fe：0.271g、Mn：0.587g，其中Mn过量，混合在一起放入电弧炉中，抽真空到10-3Pa以下，通入0.9atm氩气，开始熔炼，共翻面4次，每次熔炼1.5min。(2)将熔炼后的合金取出称量其质量，保证此时合金的质量大于目标合金的质量，此时合金重量为4.058g。(3)将熔炼后的合金放入电弧炉中，重本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种适用于高压‑金属氢化物储氢的储氢合金，其特征在于，所述储氢合金如(TiZrx)yCrzFeuMn(2‑z‑u)所示：其中0.05≤x≤0.15，1.05≤y≤1.15，1≤z≤1.6，0.2≤u≤0.6，z+u≤2。
【技术特征摘要】
1.一种适用于高压-金属氢化物储氢的储氢合金，其特征在于，所述储氢合金如(TiZrx)yCrzFeuMn(2-z-u)所示：其中0.05≤x≤0.15，1.05≤y≤1.15，1≤z≤1.6，0.2≤u≤0.6，z+u≤2。2.根据权利要求1所述的合金，其特征在于，0.05≤x≤0.15，1.08≤y≤1.15，1≤z≤1.6，0.2≤u≤0.6。3.根据权利要求1所述的合金，其特征在于，0.08≤x≤0.12，1.08≤y≤1.15，1≤z≤1.3，0.4≤u≤0.6。4.根据权利要求1所述的合金，其特征在于，0.08≤x≤0.12、1.08≤y≤1.12、1.2≤z≤1.3、0.45≤u≤0.55。5.一种如权利要求1所述合金的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：(1)将按化学式的比例准备的金属Ti、Zr、Cr、Fe和过量的Mn在Ar气氛下进行熔炼共翻面4次；(2)取出...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐丽，盛鹏，刘海镇，王博，刘双宇，赵广耀，马光，陈新，韩钰，李吉刚，李星国，
申请(专利权)人：全球能源互联网研究院，国网山东省电力公司，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：北京,11
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