本发明专利技术公开了一种可以在较低温度下放氢的掺杂过渡金属氟化物的氢化铝储氢材料，由以下摩尔百分含量的90%～99.9%AlH3和0.1%～10%MFx组分制成。该储氢材料甚至能够在室温（10–30℃）下较快地放出氢气，且放氢量可达6.5wt%。本发明专利技术还公开了一种掺杂过渡金属氟化物的氢化铝储氢材料的制备方法，制备简单，易于控制，可控性好。本发明专利技术制备的掺杂过渡金属氟化物的氢化铝储氢材料的放氢温度和储氢容量均符合氢燃料电池汽车储氢系统的操作温度（<85℃）和储氢容量（>5.5wt%）要求，为车载储氢系统提供了一个极好的选择。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种可以在较低温度下放氢的掺杂过渡金属氟化物的氢化铝储氢材料，由以下摩尔百分含量的90%～99.9%AlH3和0.1%～10%MFx组分制成。该储氢材料甚至能够在室温（10–30℃）下较快地放出氢气，且放氢量可达6.5wt%。本专利技术还公开了一种掺杂过渡金属氟化物的氢化铝储氢材料的制备方法，制备简单，易于控制，可控性好。本专利技术制备的掺杂过渡金属氟化物的氢化铝储氢材料的放氢温度和储氢容量均符合氢燃料电池汽车储氢系统的操作温度（<85℃）和储氢容量（>5.5wt%）要求，为车载储氢系统提供了一个极好的选择。【专利说明】
本专利技术涉及储氢材料领域，具体涉及。
技术介绍
能源危机和环境污染迫使人们寻找新的替代能源，氢能由于具有高效、洁净、易于储存及用途多样等优点而被认为是一种理想的二次能源。而氢能的大规模应用需要解决氢的制取、存储以及利用三大技术问题，其中氢的存储是瓶颈技术。常见的储氢方式包括高压气态储氢、低温液态储氢和储氢材料储氢等。高压气态储氢的容量较低、安全性较差，因此其应用受到限制；低温液态储氢需要耗费大量能量来使氢气液化，因此从经济上来说，也不适合大规模应用。储氢材料储氢克服了上述两种储氢方式的不足，具有储氢容量高、安全可靠等优点，因此得到了迅猛的发展，其中金属氢化物储氢是目前研究最成熟、应用最广泛的储氢材料。然而，传统的金属氢化物储氢材料如稀土系AB5型、钛锆Laves相AB2型、钛系AB型、V基固溶体等储氢合金虽然能够在温和条件下进行可逆吸放氢，但这些合金的储氢容量仍偏低，远无法满足实际应用。因此目前储氢材料的研究热点多集中在轻金属配位氢化物(如铝氢化物、硼氢化物、氨基化合物等)、镁基合金等高容量储氢材料。氢化铝(AlH3)是一种高容量轻金属氢化物，其含氢量达10wt%，而且它具有相对较低的放氢温度(150~200°C),因此AlH3被认为是一种比较有前途的固态储氢材料。然而根据美国能源部提出的氢燃料电池汽车用储氢系统的技术指标(2015年)，储氢系统的操作温度需低于85°C，储氢容量需达到5.5wt%以上。因此，AlH3的放氢温度相对于氢燃料电池汽车的操作温度来说仍偏高。因此需要寻求特定的改性手段来降低AlH3的放氢温度，使AlH3成为能够在更低温度下放氢的储氢材料。Graetz等人采用机械球磨法使AlH3的起始放氢温度`从150°C降低到100°C，以2V /min的速率升温到200°C时的放氢量为7.3wt%。另外，添加20%LiH使AlH3的起始放氢温度进一步降低到85°C，且在100°C的温度下，恒温放氢10小时的放氢量为4.7wt%，放氢18小时的放氢量为5.lwt%。虽然机械球磨和添加LiH能够在一定程度上降低AlH3的起始放氢温度，但AlH3的起始放氢温度仍需进一步降低才能保证AlH3在低于85°C的温度下能够有足够快的放氢速率，而且现有技术制备的掺杂LiH的AlH3在100°C的温度下，恒温放氢10小时的放氢量仅为4.7wt%，无法满足氢燃料电池汽车储氢系统的使用要求。
技术实现思路
本专利技术提供了一种可以在较低温度下放氢的掺杂过渡金属氟化物的氢化铝储氢材料，该储氢材料甚至能够在室温(10 - 30°c)下较快地放出氢气，且放氢量可达6.5wt%。该储氢材料的放氢温度和放氢容量均满足氢燃料电池汽车储氢系统的操作温度(<85°C )和储氢容量(>5.5wt%)要求。这种可以在较低温度下放氢的储氢材料，其名称为掺杂过渡金属氟化物的氢化铝储氢材料，由以下摩尔百分含量的组分制成:AlH390% ~99.9% ；MFx0.1% ~10% ；其中，M为过渡金属T1、Sc、Fe、N1、Nb中的一种或两种以上，x为过渡金属M的化合价，且x=2，3，4或5。当M为过渡金属T1、Sc、Fe、N1、Nb中的两种以上时，MFx则是指混合物，如M为过渡金属T1、Nb中的两种时，MFx则是指TiF3和NbF5的混合物。即掺杂过渡金属氟化物的氢化铝储氢材料的化学通式为:AlH3+a mol%MFx，其中，M为过渡金属T1、Sc、Fe、N1、Nb中的一种或两种以上；x为过渡金属M的化合价，且x=2，3，4或5 ;a为过渡金属氟化物MFx的摩尔百分含量，且0.1≤a≤10。作为优选，所述的掺杂过渡金属氟化物的氢化铝储氢材料，由以下摩尔百分含量的组分制成:AlH398% ~"? 9% (进一步优选为 2%)；MFx0.1% ~2% (进一步优选为 1%)；其中，M为过渡金属T1、Sc、Fe、N1、Nb中的一种或两种以上，x为过渡金属M的化合价，且x=2,3,4或5。该摩尔百分含量的组分制成的掺杂过渡金属氟化物的氢化铝储氢材料的放氢容量损失小，并且能够较低温度(60°C )下较快地放出氢气。作为优选，M为过渡金属T1、Sc、Nb中的一种或两种以上，X为过渡金属M的化合价，且x=3或5。该条件下的掺杂过渡金属氟化物的氢化铝储氢材料具有较低的放氢温度以及较高的储氢容量。进一步优选，M为过渡金属Sc, X为过渡金属Sc的化合价,且x=3。该条件下的掺杂过渡金属氟化物的氢化铝储氢材料具有更低的放氢温度以及更高的储氢容量。更进一步优选，所述的AlH3的摩尔百分含量为99%，ScF3的摩尔百分数为1%。为了制备上述掺杂过渡金属氟化物的氢化铝储氢材料，本专利技术采取以下技术方案:首先采用有机溶液合成法制备了 A1H3。由于单纯的AlH3的放氢温度仍偏高，故往AlH3中掺杂了特定的催化剂，从而制备得放氢温度更低的掺杂A1H3。本专利技术使用的催化剂为过渡金属氟化物MFx，其中，M为过渡金属T1、Sc、Fe、N1、Nb中的一种或几种；x为过渡金属M的化合价，且x=2,3,4,5。本专利技术还提供了一种掺杂过渡金属氟化物的氢化铝储氢材料的制备方法，制备简单，易于控制，可控性好。制备掺杂过渡金属氟化物的氢化铝的过程按以下技术方案实施:将A1H3、MFx以及磨球密封于球磨罐中进行机械球磨或者手工球磨，得到掺杂过渡金属氟化物的氢化铝储氢材料。所述的机械球磨或者手工球磨采用的球磨罐和磨球均为不锈钢材质。若为机械球磨，则机械球磨的条件(设定的球磨参数)为:球磨转速为100-400rpm，球磨时间为0.1 - 20h，球料比为10:1 - 100:1。球料比是指磨球的质量与物料总质量之比。若为手工球磨，则手工球磨的条件为:手工球磨1- 60min,球料比为10:1 -100:1。上述所有操作过程均在惰性气氛保护下进行。球磨气氛为氩气、氢气、氮气中的一种或两种以上。球磨后即得到掺杂过渡金属氟化物的氢化铝储氢材料。本专利技术制备的掺杂过渡金属氟化物的氢化铝储氢材料具有如下优点:本专利技术得到的掺杂过渡金属氟化物的氢化铝储氢材料能够在室温(10 - 30°C )下快速放出氢气，而现有技术制备的掺杂LiH的八1!13在851€以上的温度才能放出氢气。另外，本专利技术得到的掺杂过渡金属氟化物的氢化铝储氢材料在室温(10 - 30°C)下放氢10小时的容量可达6.5wt%,而现有技术制备的掺杂LiH的AlH3在100°C温度下放氢18小时的容量仅有5.lwt%0本专利技术制备的掺杂过渡金属氟化物的氢化铝储氢本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：王新华，刘海镇，李寿权，严密，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：
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