含硼钛-钒-铬-钼储氢材料制造技术

在一个或多个实施例中，本发明专利技术提供了包括具有(Ti)、钒(V)、铬(Cr)、钼(Mo)、硼(B)、和任选的镍(Ni)的元素的合金的储氢材料，该合金的化学式为TiaCrbNidBcVxMoy，其中，a、b、c、x和y均为自然数，d为整数，并且x+y+a＝b+c+d。在特定实施例中，可以包括的硼的量为使得5≤y≤20。在特定的其他实施例中，可以包括的硼的量为使得硼具有不大于2％的重量百分比。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术在一个或多个实施例中涉及含硼Ti-V-Cr-Mo储氢材料。
技术介绍
已将金属氢化物用作用于储氢的可能的高效能源材料。在金属氢化物的区域中，具有体心立方(BCC)晶体结构的材料由于它们表现出相对较高的储氢能力而受到特别关注。
技术实现思路
在一个或多个实施例中，本专利技术提供了包括具有(Ti)、钒(V)、铬(Cr)、钼(Mo)、硼(B)、和任选的镍(Ni)的元素的合金的储氢材料，该合金的化学式为TiaCrbNidBcVxMoy，其中，a、b、c、x和y均为自然数，d为整数，并且x+y+a＝b+c+d。在特定实施例中，可以包括的钼的量为使得5≤y≤20。在特定的其他实施例中，硼可以具有不大于2％的原子重量百分比。根据本专利技术的一个实施例，在储氢材料中，b+c+d＝50。根据本专利技术的一个实施例，在储氢材料中，x+y+a＝50。根据本专利技术的一个实施例，在储氢材料中，硼相对于合金的重量百分比不大于2％。根据本专利技术的一个实施例，在储氢材料中，d在0和10之间并且包括0和10。根据本专利技术的一个实施例，在储氢材料中，c在1和10之间并且包括1和10。根据本专利技术的一个实施例，在储氢材料中，b+c＝50。根据本专利技术的一个实施例，在储氢材料中，x+y≤a。根据本专利技术的一个实施例，在储氢材料中，5≤y≤20。根据本专利技术的一个实施例，在储氢材料中，a在20和45之间并且包括20和45。根据本专利技术的一个实施例，在储氢材料中，所述合金的化学式为Ti25Cr49B1V20Mo5。根据本专利技术的一个实施例，在储氢材料中，所述合金的化学式为Ti25Cr45Ni4B1V20Mo5。从以下结合附图作出的一个或多个实施例的详细描述，本文描述的一个或多个有利特征将变得显而易见。附图说明为了更完全地理解本专利技术的一个或多个实施例，对在附图中更详细地示出的一个或多个实施例做出参考并且在下文中进行描述，其中：图1根据实例示出了关于若干Ti-Cr-V-Mo基合金在零摄氏度的氢解吸的压力-组分-温度(PCT)曲线。具体实施方式参考图1，相同的参考标号用于表示相同的部件。在以下描述中，对于不同构建的实施例，描述了不同的操作参数和部件。这些具体的参数和部件包括在本文中作为实例，但不旨在限制。本专利技术在一个或多个实施例中提供了一种含硼储氢材料，其被认为表现出相对更有利的氢解吸动力学，特别在汽车环境中可经受的操作压力范围的情况下。更具体地说，加入特定选择的原子重量比的硼被认为在Ti-V-Cr-Mo或Ti-V-Cr-Ni-Mo合金结构中赋予了期望的变化并且以传递对于氢分子或氢原子的相对提高的储存能力。如本文在其他地方详述的，并且不意在限制于任何特定的理论，根据本专利技术的一个或多个实施例的含硼Ti-Cr-V-Mo或Ti-Cr-V-Ni-Mo合金被认为在一定的期望程度上保持它们各自的体心立方(BCC)晶体结构，同时由于硼的存在提供一定的结构弛豫，从而协同地可以实现尤其与储氢和氢解吸相关的额外的益处。在这一点上，保持BCC堆积的含硼Ti-Cr-V-Mo或Ti-Cr-V-Ni-Mo合金由于在环境温度下它们与氢的反应性，倾向于表现出更有利的储氢特性。另一方面，和随着硼元素的加入，根据本专利技术的一个或多个实施例的Ti-Cr-V-Mo或Ti-Cr-V-Ni-Mo合金被认为在诸如环境温度的操作温度下提供相对增大的可逆储氢能力，并且尤其是氢解吸。在一个或多个实施例中，本专利技术提供了包括具有(Ti)、钒(V)、铬(Cr)、钼(Mo)、硼(B)、和任选的镍(Ni)的元素的合金的储氢材料，该合金的化学式为TiaCrbNidBcVxMoy，其中，a、b、c、x和y均为自然数，d为整数，并且x+y+a＝b+c+d。在特定实施例中，合金TiaCrbNidBcVxMoy中包括的硼的含量为不大于2％的重量百分比的非零重量百分比。在特定的其他实施例中，包括的硼的含量为不大于1.5％的重量百分比、1.0％的重量百分比、0.75％的重量百分比、0.5％的重量百分比或0.25％的重量百分比的非零重量百分比。不旨在限制于任何特定的理论，认为硼在电负性上类似于氢并且对钛显示亲和性。因此，如本文中其他地方描述的将硼加入BCC合金，诸如Ti-Cr-V-Mo或Ti-Cr-V-Ni-Mo合金被认为非期望地削弱了钛和氢之间的强键合，并且然后在相对更具有可操作性的解吸温度范围下有利于氢从钛解吸。此外，本文中描述的硼的量被认为是至少部分纳入由钛、铬、钒、钼和/或镍元素占据的一个或多个晶格格位内，从而改变了四面体和八面体间隙格位的局部原子排列，使某些格位转变为更有利于氢的存在，并且因此增大储氢能力。在另一方面，根据本专利技术的一个或多个实施例也认为过量加入硼可能对Ti-Cr-V-Mo或Ti-Cr-V-Ni-Mo合金结构的BCC晶体结构施加未必期望的过变形，这可以导致诸如TiB2的特定化合物的形成，这倾向于妨碍而非提高储氢。因此，本文中描述的TiaCrbNidBcVxMoy的合金被认为在这些实施例中利用与硼加入相关的这些考虑因素并且以提供进一步相对增强的氢解吸动力学。不旨在限制于任何特定的理论，认为加入钒帮助形成钛和钒的固溶体。此外，进一步认为加入钒提高了生成的Ti-V合金的防脆性。元素钛的原子质量是48，元素钒的原子质量是51，其与元素钛的原子质量48区别不大。因此用元素钒进一步代替元素钛，可以获得类似的硼重量百分比。在特定实施例中，包括在TiaCrbNidBcVxMoy合金中的钒的重量百分比为使得5≤x≤30。在特定实施例中，包括在TiaCrbNidBcVxMoy合金中的钛的重量百分比为使得20≤a≤45。此外，不旨在限制于任何特定的理论，认为包含钼有助于在低钒浓度下与铬和钛形成BCC结构。钒是一种昂贵的元素。将钼包含在TiaCrbNidBcVxMoy合金中作为钒的部分替换，提供了用于材料成本控制的合理的方式，同时保持特定的期望的储氢特性。然而，如本文中其他地方所提及的，过量的钼可对生成的合金带来不期望的氢脆性，鉴于成本效率和氢脆变，使本文中描述的TiaCrbNidBcVxMoy达到平衡。达到V-Mo平衡的另一考虑因素在于熔点差异。钼比诸如钛和铬的其他元素具有相对较高的熔点，钼过量可能会对生成的合金带来不期望的非均质性。在特定实施例中，包括在TiaCrbNidB本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种储氢材料，包括：包括(Ti)、钒(V)、铬(Cr)、钼(Mo)、硼(B)、和任选的镍(Ni)的元素的合金，所述合金的化学式为TiaCrbNidBcVxMoy，其中，a、b、c、x和y均为自然数，d为整数，并且x+y+a＝b+c+d。

【技术特征摘要】
1.一种储氢材料，包括：
包括(Ti)、钒(V)、铬(Cr)、钼(Mo)、硼(B)、和任选的镍
(Ni)的元素的合金，所述合金的化学式为TiaCrbNidBcVxMoy，其中，a、b、
c、x和y均为自然数，d为整数，并且x+y+a＝b+c+d。
2.根据权利要求1所述的储氢材料，其中，b+c+d＝50。
3.根据权利要求1所述的储氢材料，其中，x+y+a＝50。
4.根据权利要求1所述的储氢材料，其中，硼相对于合金的重量百分
比不大于2％。
5.根据权利要求1所述的储氢材料，其中，d在0和10之间并且包
括0和10。
6.根据权利要求1所述的储氢材料...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨俊，徐淳川，李峰，安迪·罗伯特·德鲁，
申请(专利权)人：福特环球技术公司，
类型：发明
国别省市：美国;US