铈及化合物在提高氨化物-氢化物体系储氢性能中的应用制造技术

本发明专利技术公开了金属铈及铈化合物在提高金属基氨化物‑氢化物复合体系储氢性能中的应用，所述的铈化合物包括CeO

Cerium and compounds in improving the application of hydrogen storage properties of amide hydride in the system

The invention discloses a metal cerium and cerium compounds in improving the application of hydrogen storage properties of metal matrix composite amide hydride system, cerium compounds comprising CeO2, CeF3 and CeF4. When in use, the metal cerium and / or cerium compounds by mechanical milling doped into metal matrix amide - hydride compound system, adding 1 10%wt. Cerium and cerium compounds can completely inhibit metal matrix amide hydride systems in the dehydrogenation process of ammonia decomposition, reduce the dehydriding temperature, the increase of desorption rate; and after several hydrogen absorption desorption cycles, cerium and cerium compounds still have excellent catalytic effect for metal based compound hydride compound system.

【技术实现步骤摘要】
铈及化合物在提高氨化物-氢化物体系储氢性能中的应用
本专利技术属于储氢材料及其催化改性领域，特别涉及金属铈及铈化合物在提高金属基氨化物-氢化物复合体系储氢性能中的应用。
技术介绍
金属基氨化物-氢化物复合体系，如LiNH2-LiH和Mg(NH2)2-2LiH体系，是近年发展起来的几种最具应用潜力的高容量储氢材料之一，其具有较合适的吸放氢热力学性能、较高的可逆储氢容量和较优的吸放氢循环稳定性。然而，金属基氨化物-氢化物复合体系的吸放氢激活能过大导致其吸放氢动力学性能过缓，吸放氢操作温度需达约200℃，且放氢过程会释放氨气，循环性能较差，因此不适合作为车载燃料电池的氢源。通过催化剂掺杂降低吸放氢反应动力学势垒是一条改善金属基氨化物-氢化物复合体系储氢性能的有效途径。研究表明，TiCl3可以显著地提高Mg(NH2)2-2LiH体系的脱氢性能，但TiCl3的催化作用在经历两次吸放氢循环后就消失了。此外，KH、KOH、单壁碳纳米管、V、V2O5、VCl3、TiN、TaN、NaH、Li3N、LaH3和Li3AlH6等化合物能在一定程度上改善金属基氨化物-氢化物复合体系的吸、放氢动力学性能，但改善效果仍十分有限，金属基氨化物-氢化物复合体系在脱氢过程中仍然有少量氨气释放。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供金属铈及铈化合物在提高金属基氨化物-氢化物复合体系储氢性能中的应用。本专利技术的目的通过下述技术方案实现：金属铈及铈化合物在提高金属基氨化物-氢化物复合体系储氢性能中的应用；所述的铈化合物包括CeO2、CeF3和CeF4；所述的金属基氨化物-氢化物复合体系优选LiNH2-LiH或Mg(NH2)2-2LiH；使用时，是将金属铈和/或铈化合物通过机械球磨的方法掺杂到金属基氨化物—氢化物复合体系中；金属铈和/或铈化合物的添加量为1-10％wt(以金属铈和/或铈化合物与金属基氨化物-氢化物复合体系的质量和为计算基准)；优选地，是在惰性气体保护下，将金属铈和/或铈化合物、金属基氨化物和金属基氢化物混匀、球磨；优选的球磨时间为1-20h，球料比为(30-100):1，球磨机公转速度为300-500rpm。本专利技术相对于现有技术具有如下的优点及效果：本专利技术的金属铈及铈化合物用于提高金属基氨化物-氢化物复合体系储氢性能，掺杂工艺简单，经过掺杂后的金属基氨化物-氢化物复合体系具有适于FC工作的放氢工作温度、高放氢速率等特性。掺杂1-10wt％的金属铈及铈化合物即可以完全抑制金属基氨化物-氢化物复合体系在放氢过程中的氨分解，显著降低其放氢温度，提高放氢速率；而且在经过多次吸放氢循环后，金属铈及铈化合物对于金属基氨化物-氢化物复合体系仍然有着优异的催化效果。附图说明图1是LiNH2-LiH复合物和掺杂了金属铈及铈化合物后的LiNH2-LiH复合物的XRD图谱；其中，a-LiNH2-LiH复合物，b-掺杂10wt.％的Ce，c-掺杂10wt.％的CeO2，d-掺杂10wt.％的CeF3，e-掺杂10wt.％的CeF4。图2是LiNH2-LiH复合物和掺杂了金属铈及铈化合物后的LiNH2-LiH复合物的热重-气相质谱曲线。图3是LiNH2-LiH复合物和掺杂了金属铈及铈化合物后的LiNH2-LiH复合物在不同温度下的等温脱氢曲线。图4是LiNH2-LiH复合物和掺杂了CeF4的LiNH2-LiH复合物的气相质谱曲线。图5是掺杂了CeF4的LiNH2-LiH复合物在两次循环后的热重-气相质谱曲线。图6是Mg(NH2)2-2LiH复合物和掺杂了CeF4的Mg(NH2)2-2LiH复合物的气相质谱曲线。具体实施方式下面结合实施例及附图对本专利技术作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。实施例1在充满氩气的手套箱中，将摩尔比1:1的LiNH2和LiH混合，再分别加入10wt％(以金属铈和/或铈化合物与金属基氨化物-氢化物复合体系的质量和为计算基准)的Ce，CeO2，CeF3和CeF4充分混合，装入带有开关阀门的球磨罐中，对球磨罐预抽真空后，在行星轮式球磨机上球磨混合，球料比为60:1，转速为400rpm，球磨时间为2个小时。LiNH2纯度为95％；LiH纯度为99.9％；Ce，CeO2，CeF3和CeF4纯度为99％。图1为分别掺杂了Ce、CeO2、CeF3或CeF4的LiNH2-LiH样品的X射线衍射曲线，表明LiNH2、LiH和金属铈及铈化合物均为机械混合，球磨期间两者并无反应发生。测试样品的吸放氢性能：在充满氩气的手套箱中，将球磨制备的样品取出称量后，进行热重-气相质谱测试。结果由图2可见，LiNH2-LiH样品在掺杂了Ce，CeO2，CeF3或CeF4后的脱氢温度有所降低，而且在脱氢过程中不产生氨分解现象。图3为球磨后的LiNH2-LiH复合物(不添加铈化合物)，以及分别掺杂了Ce、CeO2、CeF3或CeF4的LiNH2-LiH复合物在不同温度下的等温脱氢动力学曲线，表明金属铈及铈化合物的添加显著地提高LiNH2-LiH复合物的脱氢动力学性能，添加金属铈及铈化合物后的LiNH2-LiH复合物在180℃、200℃和220℃下的等温脱氢速度提高了约3倍。实施例2在充满氩气的手套箱中，将摩尔比1:1的LiNH2和LiH混合，再分别加入1wt％、3wt％或10wt％(以金属铈和/或铈化合物与金属基氨化物-氢化物复合体系的质量和为计算基准)的CeF4充分混合，装入带有开关阀门的球磨罐中，对球磨罐预抽真空后，在行星轮式球磨机上球磨混合，球料比为50:1，转速为400rpm，球磨时间为4个小时。LiNH2纯度为95％；LiH纯度为99.9％；CeF4纯度为99％。测试样品的吸放氢性能：在充满氩气的手套箱中，将球磨制备的样品取出称量后，进行热重-气相质谱测试。由图4可见，LiNH2-LiH样品在掺杂了1wt％、3wt％或10wt％的CeF4后在脱氢过程中不产生氨分解现象。实施例3在充满氩气的手套箱中，将摩尔比1:1的LiNH2和LiH混合，再加入10wt％(以金属铈和/或铈化合物与金属基氨化物-氢化物复合体系的质量和为计算基准)的CeF4充分混合，装入带有开关阀门的球磨罐中，对球磨罐预抽真空后，在行星轮式球磨机上球磨混合，球料比为80:1，转速为400rpm，球磨时间为5个小时。将球磨后的样品利用Sievert型气固反应测试装备在150℃进行吸放氢循环两次，吸氢压力为5MPa，吸氢时间为4h，脱氢压力为0.01MPa，脱氢时间为4h。LiNH2纯度为95％；LiH纯度为99.9％；CeF4纯度为99％。测试样品的脱氢性能：在充满氩气的手套箱中，将吸放氢循环后的样品取出称量后，进行热重-气相质谱测试。由图5可见，在2次吸放氢循环后，LiNH2-LiH样品在掺杂了10wt％的CeF4的脱氢过程中不产生氨分解现象。实施例4在充满氩气的手套箱中，将摩尔比1:2的Mg(NH2)2和LiH混合，再分别加入1wt％、3wt％或10wt％(以金属铈和/或铈化合物与金属基氨化物-氢化物复合体系的质量和为计算基准)的CeF4充分混合，装入带有开关阀门的球磨罐中，对球磨罐预抽真空后，在行星轮式球磨机上球磨混合，球料比为40:1，转速为400r本文档来自技高网...

【技术保护点】
金属铈及铈化合物在提高金属基氨化物‑氢化物复合体系储氢性能中的应用。

【技术特征摘要】
1.金属铈及铈化合物在提高金属基氨化物-氢化物复合体系储氢性能中的应用。2.根据权利要求1所述的金属铈及铈化合物在提高金属基氨化物-氢化物复合体系储氢性能中的应用，其特征在于：所述的铈化合物包括CeO2、CeF3和CeF4。3.根据权利要求1所述的金属铈及铈化合物在提高金属基氨化物-氢化物复合体系储氢性能中的应用，其特征在于：所述的金属基氨化物-氢化物复合体系为LiNH2-LiH或Mg(NH2)2-2LiH。4.根据权利要求1所述的金属铈及铈化合物在提高金属基氨化物-氢化物复合体系储氢性能中的应用，其特征在于：使用时，是将金属铈和/...

【专利技术属性】
技术研发人员：林怀俊，张鹏，张治国，李卫，
申请(专利权)人：暨南大学，
类型：发明
国别省市：广东,44