一种碳质镁基复合储氢材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种碳质镁基复合储氢材料及其制备方法。制备方法如下：（1）将镁粉、镧粉和铈粉混合，加入真空感应炉中，在温度940‑1000℃下进行熔炼；（2）冷却，粉碎后和锆粉、镍粉、铁粉混合，加入行星球磨机中进行机械球磨，转移至冷压模中进行压制；（3）在温度450‑500℃和氩气保护下扩散烧结；（4）粉碎至100目，加入碳晶、氢化硼锂、纳米二氧化钛、三氧化二铁、三氟化钛和氧化钴，加入球磨机中，在1‑2MPa氢气压强、转速250‑300r/min下球磨3‑5小时即得。本发明专利技术的碳质镁基复合储氢材料的储氢密度高，储氢量大，初始放氢温度低，同时其活化能也低，放氢速率快，放氢动力学性能有所提高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及能源材料领域，具体涉及一种碳质镁基复合储氢材料及其制备方法。
技术介绍
随着全球经济的迅猛发展，人们对能源的需求越来越大，而化石原料便显得日益紧缺，同时这些传统的化石燃料还会给环境带来很大的污染，产生温室效应等。为了解决使用能源与环境之间的这些矛盾，人们开始寻找新的可再生洁净能源，这对我国乃至整个世界的可持续发展都有着非常重要的意义。目前，世界各国正在开发利用多种新能源或非常规能源，包括太阳能、风能、水能、氢能、核能和生物能等。其中，氢能作为一种储量丰富、能量密度高的洁净能源，因其燃烧的产物只有水，基本能够实现温室气体以及污染物的零排放，因此，可将氢能作为多种能源转化的绿色能源及能源载体。但是，由于氢气易燃、易爆、易扩散，并且常温常压条件下的体积能量密度非常低，从而限制了氢能的实际应用，只有解决了氢气的储存问题才能在更长远的目标上发展氢能源，储氢技术已经成为氢能利用走向实用化和规模化的瓶颈。因此，研究开发储氢密度高、成本低、高效、可循环的储氢材料具有重要的现实意义。
技术实现思路
要解决的技术问题：本专利技术的目的是提供一种碳质镁基复合储氢材料，储氢密度高，储氢量大，初始放氢温度低，同时其活化能也低，放氢速率快，放氢动力学性能有所提高。技术方案：一种碳质镁基复合储氢材料，由以下成分以重量份制备而成：碳晶10-20份、氢化硼锂0.5-1份、镁粉20-40份、镍粉8-16份、铁粉2-5份、锆粉2-4份、镧粉0.2-0.4份、铈粉0.2-0.5份、纳米二氧化钛1-3份、三氧化二铁2-4份、三氟化钛1-2份、氧化钴1-2份。进一步优选的，所述的一种碳质镁基复合储氢材料，由以下成分以重量份制备而成：碳晶13-18份、氢化硼锂0.6-0.9份、镁粉25-35份、镍粉10-15份、铁粉3-4份、锆粉2.5-3.5份、镧粉0.25-0.35份、铈粉0.3-0.4份、纳米二氧化钛1.5-2.5份、三氧化二铁2.5-3.5份、三氟化钛1.2-1.8份、氧化钴1.3-1.7份。上述碳质镁基复合储氢材料的制备方法包括以下步骤：（1）将镁粉、镧粉和铈粉混合，加入真空感应炉中，在温度940-1000℃下进行熔炼10-30分钟；（2）冷却，粉碎后和锆粉、镍粉、铁粉混合，加入行星球磨机中进行机械球磨60-80分钟，转移至冷压模中进行压制，压强为500-550MPa，保压时间为3-4分钟；（3）在温度450-500℃和氩气保护下扩散烧结4-5小时；（4）粉碎至100目，加入碳晶、氢化硼锂、纳米二氧化钛、三氧化二铁、三氟化钛和氧化钴，加入球磨机中，在1-2MPa氢气压强、转速250-300r/min下球磨3-5小时即得，其中，球料比为20:1-25:l。进一步的，所述的一种碳质镁基复合储氢材料的制备方法，所述的步骤（1）中温度为950-980℃，熔炼时间为20分钟。进一步的，所述的一种碳质镁基复合储氢材料的制备方法，所述的步骤（2）中球磨时间为65-75分钟，压强为520-540MPa，保压时间为3.5分钟。进一步的，所述的一种碳质镁基复合储氢材料的制备方法，所述的步骤（3）中温度为460-490℃，烧结时间为4.5小时。进一步的，所述的一种碳质镁基复合储氢材料的制备方法，所述的步骤（4）中转速为260-280r/min，球磨时间为4小时，球料比为22:1。有益效果：本专利技术的碳质镁基复合储氢材料的储氢密度可高达7.61wt%，储氢量较高，初始放氢温度最低可至208.9℃，同时其活化能也可低至108.24kJ/mol，放氢速率快，放氢动力学性能有所提高。具体实施方式实施例1一种碳质镁基复合储氢材料，由以下成分以重量份制备而成：碳晶10份、氢化硼锂0.5份、镁粉20份、镍粉8份、铁粉2份、锆粉2份、镧粉0.2份、铈粉0.2份、纳米二氧化钛1份、三氧化二铁2份、三氟化钛1份、氧化钴1份。上述碳质镁基复合储氢材料的制备方法为：（1）将镁粉、镧粉和铈粉混合，加入真空感应炉中，在温度940℃下进行熔炼10分钟；（2）冷却，粉碎后和锆粉、镍粉、铁粉混合，加入行星球磨机中进行机械球磨60分钟，转移至冷压模中进行压制，压强为500MPa，保压时间为3分钟；（3）在温度450℃和氩气保护下扩散烧结4小时；（4）粉碎至100目，加入碳晶、氢化硼锂、纳米二氧化钛、三氧化二铁、三氟化钛和氧化钴，加入球磨机中，在1MPa氢气压强、转速250r/min下球磨3小时即得，其中，球料比为20:1。实施例2一种碳质镁基复合储氢材料，由以下成分以重量份制备而成：碳晶13份、氢化硼锂0.6份、镁粉25份、镍粉10份、铁粉3份、锆粉2.5份、镧粉0.25份、铈粉0.3份、纳米二氧化钛1.5份、三氧化二铁2.5份、三氟化钛1.2份、氧化钴1.3份。上述碳质镁基复合储氢材料的制备方法为：（1）将镁粉、镧粉和铈粉混合，加入真空感应炉中，在温度950℃下进行熔炼15分钟；（2）冷却，粉碎后和锆粉、镍粉、铁粉混合，加入行星球磨机中进行机械球磨65分钟，转移至冷压模中进行压制，压强为520MPa，保压时间为3.5分钟；（3）在温度460℃和氩气保护下扩散烧结4.5小时；（4）粉碎至100目，加入碳晶、氢化硼锂、纳米二氧化钛、三氧化二铁、三氟化钛和氧化钴，加入球磨机中，在1MPa氢气压强、转速260r/min下球磨3.5小时即得，其中，球料比为21:1。实施例3一种碳质镁基复合储氢材料，由以下成分以重量份制备而成：碳晶15份、氢化硼锂0.75份、镁粉30份、镍粉12份、铁粉3.5份、锆粉3份、镧粉0.3份、铈粉0.35份、纳米二氧化钛2份、三氧化二铁3份、三氟化钛1.5份、氧化钴1.5份。上述碳质镁基复合储氢材料的制备方法为：（1）将镁粉、镧粉和铈粉混合，加入真空感应炉中，在温度970℃下进行熔炼20分钟；（2）冷却，粉碎后和锆粉、镍粉、铁粉混合，加入行星球磨机中进行机械球磨70分钟，转移至冷压模中进行压制，压强为525MPa，保压时间为3.5分钟；（3）在温度490℃和氩气保护下扩散烧结4.5小时；（4）粉碎至100目，加入碳晶、氢化硼锂、纳米二氧化钛、三氧化二铁、三氟化钛和氧化钴，加入球磨机中，在1.5MPa氢气压强、转速275r/min下球磨4小时即得，其中，球料比为22:l。实施例4一种碳质镁基复合储氢材料，由以下成分以重量份制备而成：碳晶18份、氢化硼锂0.9份、镁粉35份、镍粉15份、铁粉4份、锆粉3.5份、镧粉0.35份、铈粉0.4份、纳米二氧化钛2.5份、三氧化二铁3.5份、三氟化钛1.8份、氧化钴1.7份。上述碳质镁基复合储氢材料的制备方法为：（1）将镁粉、镧粉和铈粉混合，加入真空感应炉中，在温度980℃下进行熔炼25分钟；（2）冷却，粉碎后和锆粉、镍粉、铁粉混合，加入行星球磨机中进行机械球磨75分钟，转移至冷压模中进行压制，压强为540MPa，保压时间为3.5分钟；（3）在温度490℃和氩气保护下扩散烧结4.5小时；（4）粉碎至100目，加入碳晶、氢化硼锂、纳米二氧化钛、三氧化二铁、三氟化钛和氧化钴，加入球磨机中，在2MPa氢气压强、转速280r/min下球磨4.5小时即得，其中，球料比为24:l。实施例5一种碳质镁基复合储氢材料，由以下成本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种碳质镁基复合储氢材料，其特征在于：由以下成分以重量份制备而成：碳晶10‑20份、氢化硼锂0.5‑1份、镁粉20‑40份、镍粉8‑16份、铁粉2‑5份、锆粉2‑4份、镧粉0.2‑0.4份、铈粉0.2‑0.5份、纳米二氧化钛1‑3份、三氧化二铁2‑4份、三氟化钛1‑2份、氧化钴1‑2份。

【技术特征摘要】
1.一种碳质镁基复合储氢材料，其特征在于：由以下成分以重量份制备而成：碳晶10-20份、氢化硼锂0.5-1份、镁粉20-40份、镍粉8-16份、铁粉2-5份、锆粉2-4份、镧粉0.2-0.4份、铈粉0.2-0.5份、纳米二氧化钛1-3份、三氧化二铁2-4份、三氟化钛1-2份、氧化钴1-2份。2.根据权利要求1所述的一种碳质镁基复合储氢材料，其特征在于：由以下成分以重量份制备而成：碳晶13-18份、氢化硼锂0.6-0.9份、镁粉25-35份、镍粉10-15份、铁粉3-4份、锆粉2.5-3.5份、镧粉0.25-0.35份、铈粉0.3-0.4份、纳米二氧化钛1.5-2.5份、三氧化二铁2.5-3.5份、三氟化钛1.2-1.8份、氧化钴1.3-1.7份。3.如权利要求1所述的一种碳质镁基复合储氢材料，其特征在于：所述镁粉、镍粉、铁粉、镧粉和铈粉的纯度都在99wt%及以上。4.权利要求1至2任一项所述的一种碳质镁基复合储氢材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：（1）将镁粉、镧粉和铈粉混合，加入真空感应炉中，在温度940-1000℃下进行熔炼10-30分钟；（2）冷却，粉碎后和锆粉、...

【专利技术属性】
技术研发人员：金福兴，
申请(专利权)人：金福兴，
类型：发明
国别省市：江苏;32