纳米五氟化钕催化RE-Mg-Ti-V-Ni-Al-Co基贮氢合金的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种纳米五氟化钕催化的RE‑Mg‑Ti‑V‑Ni‑Al‑Co基贮氢合金的制备方法，其化学组成为：Ce1‑xRExMg12‑y‑zTiyVzNi1‑mAlm+50(wt)％Co+n(wt)％NbF5，式中x、y、z、m为原子比，0

Five nanometer neodymium fluoride catalyzed by RE Mg Ti V Ni Al Co based hydrogen storage alloy and preparation method thereof

The present invention relates to a nano five neodymium fluoride catalyzed by RE Mg Ti V Ni Al Co based hydrogen storage alloy, its chemical composition for: Ce1 xRExMg12 y zTiyVzNi1 mAlm+50 (WT)%Co+n (WT)%NbF5, x, y, Z type, m atomic ratio 0< x<, 0.5; 0.3<, 2; y<, 0.1< z< 0< m; 1, n = 0.5, NbF5 weight percent, Ce1 xRExMg12 y zTiyVzNi1 mAlm alloy and 2< n = 8. Hydrogen storage alloy provided by the invention, adding rare earth, titanium, vanadium, nickel and aluminum in CeMg12 type alloy, improve the forming ability of amorphous alloy, significantly improve the gaseous hydrogen storage properties of the alloy, and the invention of the hydrogen storage alloy with high hydrogen storage capacity and good mechanical properties of hydrogen adsorption.

【技术实现步骤摘要】
纳米五氟化钕催化RE-Mg-Ti-V-Ni-Al-Co基贮氢合金及制备方法
本专利技术涉及储氢材料
，具体涉及一种纳米NdF5催化的RE-Mg-Ti-V-Ni-Al-Co基贮氢合金及其制备方法。
技术介绍
目前，燃料电池驱动汽车受到了国内外的高度关注；然而，作为氢燃料载体的贮氢材料的容量偏低而使其应用受到了极大的限制。镁基合金由于贮氢密度高及资源极为丰富等特点，被公认为是最具潜力的贮氢材料。特别是CeMg12型镁基合金的贮氢容量大于6wt％，就其容量而言，完全满足燃料电池汽车对贮氢容量的要求。然而，传统工艺制备的多晶CeMg12型合金在室温下几乎没有可逆吸放氢的能力，因此，降低合金氢化物的热稳定性并提高合金吸放氢的动力学性能已成为研究者面临的严峻挑战。基于此，研究一种新型的具有高的吸放氢能力以及优异吸放氢动力学性能的贮氢合金尤为重要。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术旨在提供一种纳米NdF5催化的RE-Mg-Ti-V-Ni-Al-Co基贮氢合金及其制备方法。本专利技术提供的贮氢合金作为一种具有高贮氢容量和良好的吸附氢动力学性能的纳米晶-非晶贮氢合金，显著改善了合金的气态贮氢性能。为此，本专利技术提供如下技术方案：第一方面，本专利技术提供一种贮氢合金，贮氢合金包括第一组分，且第一组分的化学式为Ce1-xRExMg12-y-zTiyVzNi1-mAlm；其中，x、y、z、m为原子比，0<x<0.5，0.3<y<2，0.1<z<1，0<m≤0.5；RE包括稀土元素镧、钕、钇、镨和钆中的至少一种。在本专利技术的进一步实施方式中，贮氢合金还包括第二组分，第二组分的化学式为Co，即金属钴粉；Co的质量占Ce1-xRExMg12-y-zTiyVzNi1-mAlm合金质量的50％，即贮氢合金的化学式为Ce1-xRExMg12-y-zTiyVzNi1-mAlm+50(wt)％Co。在本专利技术的进一步实施方式中，贮氢合金还包括第三组分，第三组分的化学式为NbF5；NbF5的质量占Ce1-xRExMg12-y-zTiyVzNi1-mAlm合金质量的2％～8％，即贮氢合金的化学式为Ce1-xRExMg12-y-zTiyVzNi1-mAlm+50(wt)％Co+n(wt)％NbF5，n为NbF5占Ce1-xRExMg12-y-zTiyVzNi1-mAlm的质量百分比。在本专利技术的进一步实施方式中，贮氢合金中，x＝0.4，y＝1.2，z＝0.5，m＝0.3，n＝5。在本专利技术的进一步实施方式中，Co选用粒度为150目～200目的钴粉，催化剂NbF5的粒径为1nm～100nm。第二方面，本专利技术提供一种燃料电池用贮氢合金的制备方法，包括如下步骤：S101：按化学式Ce1-xRExMg12-y-zTiyVzNi1-mAlm进行配料，之后加热并得到熔融的Ce1-xRExMg12-y-zTiyVzNi1-mAlm合金；S102：将熔融的合金浇注到水冷铜模中，获得铸态母合金铸锭；S103：将母合金铸锭置于底部具有狭缝的石英管内，然后加热母合金铸锭至熔融状态，再利用保护气体的压力将其从石英管狭缝喷出，落在以35m/s～45m/s的线速度旋转的铜辊的表面，得到快淬合金薄带Ce1-xRExMg12-y-zTiyVzNi1-mAlm；S104：将快淬合金薄带机械破碎并过180目～200目筛，之后与粒度为200目的钴粉以2：1的质量比混合后装入不锈钢球磨罐中，将球磨罐抽真空后充入高纯氩气，在全方位行星式高能球磨机中进行球磨；S105：将S104得到的产物与纳米NbF5催化剂混合，之后球磨，得到贮氢合金。具体地，在步骤S101的配料过程中，化学式组成中的镁、铈和稀土在配比时增加5％～10％的烧损量，且各金属原材料的纯度均为≥99.8％。在本专利技术的进一步实施方式中，S101中，加热的条件为：抽真空至1×10-2Pa～5×10-5Pa，之后通入0.01MPa～1MPa的惰性气体作为保护气体，然后加热到1300℃～1500℃，并保温5min～10min；且加热的方式为感应加热法，当然，选用其他加热方式如电弧熔炼等也是可以的。在本专利技术的进一步实施方式中，S104和S105中，球磨的条件均为：球料比为1：40，转速为300rpm～400rpm，且球磨在球磨罐中进行；S104中的球磨时间为20h～50h(去除停机时间)，S105中的球磨时间为2.5h～3.5h。在本专利技术的进一步实施方式中，S104中，进行球磨时，每球磨3h停机1h。第三方面，本专利技术提供的贮氢合金在制备燃料电池方面的应用。本专利技术提供的上述技术方案具有以下优点：(1)申请人经过大量研究发现：本专利技术提供的贮氢合金显著改善了合金的气态贮氢性能，其是一种具有高贮氢容量和优异吸附氢动力学性能的纳米晶-非晶贮氢合金。(2)本专利技术的优点在于：在CeMg12型合金中添加多元稀土、钛、钒、镍及铝，提高合金的非晶形成能力，通过快淬工艺获得具有纳米晶-非晶结构的快淬合金薄带，进而使制备得到的贮氢合金表现出更高的稳定性；之后在破碎的快淬合金薄带中混入质量比为2：1的钴粉，经高能球磨使得合金颗粒的表面产生大量的晶体缺陷，从而使合金的表面活性进一步增加，进而提高合金的气态贮氢容量及吸放氢动力学性能；然后添加微量纳米NbF5催化剂，降低合金吸放氢的活化能，使本专利技术的贮氢合金在较低的温度下具有高的吸放氢能力，从而进一步提升合金的气态贮氢容量及吸放氢动力学。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明图1为本专利技术实施例1铸态母合金铸锭的微观形貌图；图2为本专利技术实施例1快淬态合金薄带的示意图；图3为本专利技术实施例1贮氢合金的形貌图；图4为本专利技术各实施例贮氢合金的XRD衍射谱图。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚的说明本专利技术的技术方案，因此只作为实例，而不能以此来限制本专利技术的保护范围。下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的试验材料，如无特殊说明，均为自常规试剂商店购买得到的。以下实施例中的定量试验，均设置三次重复实验，数据为三次重复实验的平均值或平均值±标准差。本专利技术提供一种贮氢合金，贮氢合金包括第一组分，第一组分的化学式为Ce1-xRExMg12-y-zTiyVzNi1-mAlm；其中，x、y、z、m为原子比，0<x<0.5，0.3<y<2，0.1<z<1，0<m≤0.5；RE包括稀土元素镧、钕、钇、镨和钆中的至少一种。优选地，还包括第二组分Co；Co的质量占Ce1-xRExMg12-y-zTiyVzNi1-mAlm合金质量的50％，即贮氢合金的化学式为Ce1-xRExMg12-y-zTiyVzNi1-mAlm+50(wt)％Co。其中，Co选用粒度为150目～200目的钴粉。优选地，还包括第三组分催化剂NbF5；NbF5的质量占Ce1-xRExMg12-y-zTiyVzNi1-mAlm合金质量的2％～8％，即贮氢合金的化学式为Ce1-xRExMg12-y-zTiyVzNi1-mAlm+50(wt)％本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种贮氢合金，其特征在于，所述贮氢合金包括第一组分：所述第一组分的化学式为Ce1‑xRExMg12‑y‑zTiyVzNi1‑mAlm；其中，x、y、z、m为原子比，0<x<0.5，0.3<y<2，0.1<z<1，0<m≤0.5；RE包括稀土元素镧、钕、钇、镨和钆中的至少一种。

【技术特征摘要】
1.一种贮氢合金，其特征在于，所述贮氢合金包括第一组分：所述第一组分的化学式为Ce1-xRExMg12-y-zTiyVzNi1-mAlm；其中，x、y、z、m为原子比，0<x<0.5，0.3<y<2，0.1<z<1，0<m≤0.5；RE包括稀土元素镧、钕、钇、镨和钆中的至少一种。2.根据权利要求1所述的贮氢合金，其特征在于，还包括第二组分，所述第二组分的化学式为Co；所述Co的质量占所述Ce1-xRExMg12-y-zTiyVzNi1-mAlm质量的50％。3.根据权利要求2所述的贮氢合金，其特征在于，还包括第三组分，所述第三组分的化学式为NbF5；所述NbF5的质量占所述Ce1-xRExMg12-y-zTiyVzNi1-mAlm质量的2％～8％。4.根据权利要求3所述的贮氢合金，其特征在于：所述贮氢合金中，x＝0.4，y＝1.2，z＝0.5，m＝0.3，n＝5。5.根据权利要求4所述的贮氢合金，其特征在于：所述Co选用粒度为150目～200目的钴粉。6.权利要求3～5任一项所述贮氢合金的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S101：按化学式Ce1-xRExMg12-y-zTiyVzNi1-mAlm进行配料，之后加热并得到熔融的Ce1-xRExMg12-y-zTiyVzNi1-mAlm合金；S102：将所述熔融的合金浇注到...

【专利技术属性】
技术研发人员：张羊换，侯忠辉，冯佃臣，蔡颖，胡锋，翟亭亭，
申请(专利权)人：内蒙古科技大学，
类型：发明
国别省市：内蒙古,15