一种水解制氢铝合金及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于制氢材料技术领域，尤其涉及一种高产能水解制氢铝合金及其制备方法和应用；该水解制氢铝合金由包括以下质量百分比含量的原料熔炼制成：Al 50～99wt.％、添加剂0.5～49wt.％和细化剂(主要成分为B和Ti)0.5～1wt.％；添加剂为金属单质、金属氧化物和金属盐中的一种或多种；金属单质包括Ga、In、Li、Be、K、Ca、Na、Rb、Cs、Hg、Sn、Zn、Mg和Bi中的一种或多种，金属氧化物包括Bi2O3、ZnO和CaO中的一种或多种，金属盐包括NaCl、MgCl2和SnCl2中的一种或多种。由于细化剂的加入，使得熔炼后所得制氢铝合金晶粒细化，进而提高了合金的水解产氢性能。

【技术实现步骤摘要】
一种水解制氢铝合金及其制备方法和应用
本专利技术属于制氢材料
，尤其涉及一种水解制氢铝合金及其制备方法和应用。
技术介绍
能源不仅是人类社会生存和不断向前发展的基础和重要保障，也是如今世界各国政治、经济、外交所关注的焦点。纵观历史，人类社会的每一次进步都伴随着能源的变化。现阶段世界能源构成还是以煤、石油、天然气三大传统能源为主。而现如今，我国经济发展步入新常态，能源消费增速放缓，但发展质量和效率问题突出，供给侧结构性改革刻不容缓。氢是元素周期表中的一号元素，也是已知元素中最小最轻的元素，同时氢也是宇宙中最丰富的元素，宇宙物质的构成元素中氢超过了90％。氢气和氧气燃烧生成水，生成物不仅无污染而且反应释放出巨大的能量，这种能量就是氢能。氢能被视为21世纪最具发展潜力的清洁能源。然而，氢能工业化过程中受到制氢技术、储氢技术、运氢技术三方面限制而难于广泛实施。化解上述问题，实现氢能有效安全利用的途径之一就是实现实时制氢和用氢。即采用廉价可控的制氢方式，随时制氢，随时使用，免除氢气在使用过程中的存储和运输难题。因此，寻找新的制氢技术成为解决氢能利用的关键。为了化解上述问题，实现氢能有效安全利用的重要途径之一就是实现即时制氢。现阶段常用的制氢方法主要有通过制氢材料水解制氢；例如，中国专利CN102992263A公开了一种Al-Bi-NaCl-碱金属或氢化物水解制氢复合材料；CN102910582A公开了一种基于铝合金/硼氢化物水解反应的微型制氢系统及制氢方法。但是现有制氢材料水解制氢温度较高，并且水解反应速率较低。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种水解制氢铝合金及其制备方法和应用，本专利技术提供的制氢铝合金可在常温下与水反应及时、水解迅速；本专利技术方法还可以实现制氢铝合金的批量生产，与传统球磨方法相比具有投资少，产能高的优势。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：本专利技术提供了一种水解制氢铝合金，由包括以下质量百分比含量的原料熔炼制成：Al50～99wt.％、添加剂0.5～49wt.％和细化剂0.5～1wt.％；所述添加剂为金属单质、金属氧化物和金属盐中的一种或多种；所述金属单质包括Ga、In、Li、Be、K、Ca、Na、Rb、Cs、Hg、Sn、Zn、Mg和Bi中的一种或多种，所述金属氧化物包括Bi2O3、ZnO和CaO中的一种或多种，所述金属盐包括NaCl、MgCl2和SnCl2中的一种或多种；所述细化剂的化学成分有B和Ti。优选的，所述原料为Al50～80wt.％、添加剂19.5～49wt.％和细化剂0.5～1wt.％。优选的，除Ga、Hg以外的添加剂以块体形式提供；所述细化剂以粉体形式提供，细化剂的粒径为50～500目；所述Ga和Hg为液态。优选的，所述细化剂中B和Ti的摩尔比为2:1。本专利技术提供了上述技术方案所述的水解制氢铝合金的制备方法，包括：将所述原料混合熔炼后，浇铸、冷却得到水解制氢铝合金；所述混合熔炼和冷却独立地在保护气氛下进行。优选的，所述混合熔炼的温度为700～900℃，保温时间为1～2h；优选的，所述混合熔炼的温度为750～800℃，保温时间为1.5h。优选的，所述保护气氛为氩气或氮气。本专利技术提供了上述技术方案所述的水解制氢铝合金或者上述技术方案所述的制备方法得到的水解制氢铝合金在制氢中的应用。优选的，所述应用包括：将所述水解制氢铝合金投加到常温水中，制备氢气；所述水解制氢铝合金的产氢率达90％。本专利技术提供了一种水解制氢铝合金，由包括以下质量百分比含量的原料熔炼制成：Al50～99wt.％、添加剂0.5～49wt.％和细化剂0.5～1wt.％；所述添加剂为金属单质、金属氧化物和金属盐中的一种或多种；金属单质包括Ga、In、Li、Be、K、Ca、Na、Rb、Cs、Hg、Sn、Zn、Mg和Bi中的一种或多种，金属氧化物包括Bi2O3、ZnO和CaO中的一种或多种，金属盐包括NaCl、MgCl2和SnCl2中的一种或多种；所述细化剂主要成分为B和Ti。在本专利技术中，由于细化剂的加入，使得熔炼后所得制氢铝合金晶粒细化，进而增加铝合金的比表面积，与水接触的面积也增加，提高铝合金的产氢性能。本专利技术的实施例结果表明，本专利技术提供的水解制氢铝合金在室温条件下，进行水解制氢，产氢率达到90％，将1g制氢铝合金投加到常温水中，60min内能够持续制氢。本专利技术提供的水解制氢铝合金可以在常温常压下与水反应产生氢气。附图说明图1为实施例1和对比例1得到铝合金的产氢性能对比曲线；图2为实施例2和对比例2得到的铝合金的产氢性能对比曲线；图3为实施例3和对比例3得到的铝合金的产氢性能对比曲线；图4为实施例1～3和对比例1～3得到的铝合金的SEM图谱。具体实施方式本专利技术提供了一种水解制氢铝合金，由包括以下质量百分比含量的原料熔炼制成：Al50～99wt.％、添加剂0.5～49wt.％和细化剂0.5～1wt.％；所述添加剂为金属单质、金属氧化物和金属盐中的一种或多种；所述金属单质包括Ga、In、Li、Be、K、Ca、Na、Rb、Cs、Hg、Sn、Zn、Mg和Bi中的一种或多种，所述金属氧化物包括Bi2O3、ZnO和CaO中的一种或多种，所述金属盐包括NaCl、MgCl2和SnCl2中的一种或多种；所述细化剂的成分包括B和Ti。本专利技术提供的水解制氢铝合金，采用熔炼方式制备，细化剂的加入，使得制氢铝合金晶粒有效细化，实现了制氢铝合金水解制氢反应的顺利进行，同时使制氢铝合金工业化规模生产成为可能。在本专利技术中，以质量百分含量计，制备所述水解制氢铝合金的原料包括49～98.5wt.％的Al，优选为49～79wt.％，进一步优选为54.5～64wt.％；在本专利技术实施例中，具体为51wt.％、56wt.％、61wt.％、65wt.％或70wt.％。在本专利技术中，所述Al优选为工业铝锭。本专利技术对所述Al的来源没有特殊要求，采用本领域技术人员所熟知的即可。在本专利技术中，以质量百分含量计，制备所述水解制氢铝合金的原料包括0.5～49wt.％添加剂，优选为19.5～49wt.％，进一步优选为20～48wt.％，进一步优选为35～45wt.％；在本专利技术实施例中，具体为49wt.％、44wt.％、39wt.％、35wt.％或30wt.％。在本专利技术中，所述添加剂为金属单质、金属氧化物和金属盐中的一种或多种；所述金属单质包括Ga、In、Li、Be、K、Ca、Na、Rb、Cs、Hg、Sn、Zn、Mg和Bi中的一种或多种，所述金属氧化物包括Bi2O3、ZnO和CaO中的一种或多种，所述金属盐包括NaCl、MgCl2和SnCl2中的一种或多种。当添加剂为多种物质时，本专利技术对混合添加剂中各物质间的用量关系没有特殊要求，任意比例均可。在本专利技术中，除Ga、Hg以外的添加剂优选以块体形式提供，块体相对于粉体具有更低的价格，可以降低成本。在本专利技术中，以质量百分含量计，制备所述水解制氢铝合金的原料包括0.5～1wt.％细化剂，进一步优选为0.6～0.8wt.％；所述细化剂的化学成分有B和Ti，所述细化剂中B和Ti的摩尔比优选为2:1。在本专利技术中，所述细化剂优选以粉体形式提供，所述细化剂的粒径优选为50～500目，进一步优选为200～500目；所述Ga和H本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水解制氢铝合金，由包括以下质量百分比含量的原料熔炼制成：Al 50～99wt.％、添加剂0.5～49wt.％和细化剂0.5～1wt.％；所述添加剂为金属单质、金属氧化物和金属盐中的一种或多种；所述金属单质包括Ga、In、Li、Be、K、Ca、Na、Rb、Cs、Hg、Sn、Zn、Mg和Bi中的一种或多种，所述金属氧化物包括Bi2O3、ZnO和CaO中的一种或多种，所述金属盐包括NaCl、MgCl2和SnCl2中的一种或多种；所述细化剂的化学成分有B和Ti。

【技术特征摘要】
1.一种水解制氢铝合金，由包括以下质量百分比含量的原料熔炼制成：Al50～99wt.％、添加剂0.5～49wt.％和细化剂0.5～1wt.％；所述添加剂为金属单质、金属氧化物和金属盐中的一种或多种；所述金属单质包括Ga、In、Li、Be、K、Ca、Na、Rb、Cs、Hg、Sn、Zn、Mg和Bi中的一种或多种，所述金属氧化物包括Bi2O3、ZnO和CaO中的一种或多种，所述金属盐包括NaCl、MgCl2和SnCl2中的一种或多种；所述细化剂的化学成分有B和Ti。2.根据权利要求1所述的水解制氢铝合金，其特征在于，所述原料为Al50～80wt.％、添加剂19.5～49wt.％和细化剂0.5～1wt.％。3.根据权利要求1～2任一项所述的水解制氢铝合金，其特征在于，除Ga、Hg以外的添加剂以块体形式提供；所述细化剂以粉体形式提供，细化剂的粒径为50～500目；所述Ga和Hg为液态。4.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗平，董仕节，官旭，
申请(专利权)人：湖北工业大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42