一种静态氢压缩用复相储氢合金及其制备方法与应用技术

本发明专利技术涉及一种静态氢压缩用复相储氢合金及其制备方法与应用，属于氢能技术领域。该复相储氢合金经母合金制备而得，母合金包括第一类合金或第二类合金，第一类合金为AB2型合金与AB5型合金的复合合金，第二类合金为AB型合金与AB5型合金的复合合金。该复相储氢合金具有较为温和的活化温度及压力，同时合金的吸放氢性能良好。其制备方法包括：制备母合金，然后熔炼，热处理。该方法简单易行，有利于制得性能优异的复相储氢合金。将其用于制备静态氢压缩机，有利于克服目前机械式氢压缩机存在的购置维护成本高、寿命短、体积大、电耗高、水耗多以及能量效率低等缺点。

【技术实现步骤摘要】
一种静态氢压缩用复相储氢合金及其制备方法与应用
本专利技术属于氢能
，且特别涉及一种静态氢压缩用复相储氢合金及其制备方法与应用。
技术介绍
随着氢燃料燃料电池电动汽车的发展，氢能基础设施的研究与建设已引起各个国家的普遍关注，但传统的机械式氢压缩机存在体积大、质量重、电耗高、水耗多、能量效率低等缺点，相关的核心技术被牢牢掌握在欧美日等发达资本主义国家，导致加氢站的建设成本异常昂贵。
技术实现思路
本专利技术的目的之一在于提供一种静态氢压缩用复相储氢合金，该复相储氢合金具有较为温和的活化温度及压力，同时合金的吸放氢性能良好。本专利技术的目的之二在于提供一种上述静态氢压缩用复相储氢合金的制备方法，该方法简单易行，有利于制得性能优异的复相储氢合金。本专利技术的目的之三在于提供一种上述静态氢压缩用复相储氢合金的应用，例如可将其用于制备静态氢压缩机，有利于克服目前机械式氢压缩机存在的购置维护成本高、寿命短、体积大、电耗高、水耗多以及能量效率低等缺点。本专利技术解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。本专利技术提出一种静态氢压缩用复相储氢合金，该复相储氢合金经母合金制备而得，母合金包括第一类合金或第二类合金，第一类合金为AB2型合金与AB5型合金的复合合金，第一类合金的化学通式为Ti0.5Zr0.5(Fe0.1Cr0.3Mn0.1)2+xLa(Ni0.2Mn0.1)5(x＝0.1-0.5)；第二类合金为AB型合金与AB5型合金的复合合金，第二类合金的化学通式为TiFe0.8Mn0.2+yLa0.8Ce0.2Ni5(y＝0.005-0.05)。本专利技术还提出一种上述静态氢压缩用复相储氢合金的制备方法，包括以下步骤：制备母合金，然后熔炼，热处理。在一些实施方式中，制备母合金和熔炼过程包括：按复相储氢合金的成分要求，第一次电弧熔炼以分别制备第一类合金和第二类合金，然后混合第一类合金与第二类合金，第二次电弧熔炼。进一步地，第二次电弧熔炼后还依次包括第三次电弧熔炼和第四次电弧熔炼，第三次电弧熔炼、第四次电弧熔炼的条件均与第二次电弧熔炼的条件相同。在一些优选的实施方式中，第二次电弧熔炼与第三次电弧熔炼之间还包括对第二次电弧熔炼后得到的合金产物进行第一次冷却及第一次翻转，第三次电弧熔炼与第四次电弧熔炼之间还包括对第三次电弧熔炼后得到的合金产物进行第二次冷却及第二次翻转，第四次电弧熔炼后还包括对第四次电弧熔炼后得到的合金产物进行第三次冷却及第三次翻转。在另一些实施方式中，制备母合金和熔炼过程包括：按复相储氢合金的成分要求，将复相储氢合金中含有的元素对应的单质金属进行混合，然后统一熔炼，随后将熔融的合金液制成复相储氢合金。本专利技术还提出一种上述静态氢压缩用复相储氢合金的应用，例如可将其用于制备静态氢压缩机。本申请提供的静态氢压缩用复相储氢合金及其制备方法与应用的有益效果包括：本申请提供的静态氢压缩用复相储氢合金具有较为温和的活化温度及压力，同时合金的吸放氢性能良好。其制备方法简单易行，有利于制得性能优异的复相储氢合金。将其用于制备静态氢压缩机，有利于克服目前机械式氢压缩机存在的购置维护成本高、寿命短、体积大、电耗高、水耗多以及能量效率低等缺点。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1为本申请中静态氢压缩用复相结构合金吸氢过程的示意图；图2为本申请试验例1中TFM+0.02AB5合金在活化前、活化后以及4次吸放氢循环后的XRD图谱；图3为本申请试验例2中TFM+yAB5(y＝0.005)的扫描电镜图；图4为本申请试验例2中TFM+yAB5(y＝0.01)的扫描电镜图；图5为本申请试验例2中TFM+yAB5(y＝0.015)的扫描电镜图；图6为本申请试验例2中TFM+yAB5(y＝0.02)的扫描电镜图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。下面对本专利技术实施例的静态氢压缩用复相储氢合金及其制备方法与应用进行具体说明。本申请提供的静态氢压缩用复相储氢合金经母合金制备而得。专利技术人经长期研究发现，利用金属氢化物在低温时吸氢压力低，高温时放氢压力高的特点，可以实现对氢气进行增压而替代机械式氢压缩机，达到非常高的目标。而氢压金属氢化物氢压缩技术的核心即是氢压缩材料。目前，虽Ti-Mn系AB2型储氢合金在100℃下可实现输出45MPa的放氢压力，Ti-Zr系储氢合金在45℃时的放氢压力可达到65MPa，但这些合金都存在着吸放氢滞后大以及活化困难等现象。鉴于此，本申请中母合金包括第一类合金或第二类合金，第一类合金为AB2型合金与AB5型合金的复合合金，第二类合金为AB型合金与AB5型合金的复合合金。其中，第一类合金的化学通式为Ti0.5Zr0.5(Fe0.1Cr0.3Mn0.1)2+xLa(Ni0.2Mn0.1)5(x＝0.1-0.5，摩尔比)，第二类合金的化学通式为TiFe0.8Mn0.2+yLa0.8Ce0.2Ni5(y＝0.005-0.05，摩尔比)。第一类合金中包括LaNi5型相及Laves相，和/或第二类合金中包括LaNi5型相及TiFe相，也即每类合金中均含有至少两类不同的相组分。上述静态氢压缩用复相储氢合金能够在较低温度下及较短时间内发生吸氢现象，储氢量较高，具有降低活化温度以及提高合金吸氢动力学性能的优点。上述静态氢压缩用复相储氢合金的制备方法例如可以包括以下步骤：制备母合金，然后熔炼，热处理。其中，制备母合金与熔炼步骤可采用以下两种技术路线中的任意一种。第一种路线中制备母合金和熔炼过程包括：按复相储氢合金的成分要求，第一次电弧熔炼以分别制备第一类合金和第二类合金，然后混合第一类合金与第二类合金，第二次电弧熔炼。上述第一次电弧熔炼与第二次电弧熔炼的条件可以相同，也可以不同。当相同时，熔炼期间的温度均可以为1200-1600℃，如1200℃、1300℃、1400℃、1500℃或1600℃等，也可以为1250℃、1350℃、1450℃或1550℃等，还可以为1200-1600℃范围内的任一温度值。在一些优选的实施方式中，每次合金完全熔融后保温2-5min，如2min、3min、4min或5min等。在一些优选的实施方式中，第一类合金和第二类合金的熔炼均是于惰性气体保护条件下进行，惰性气体可以包括氩气或氦气或两者任意比例的混合气。进一步地，第二次电弧熔炼后还可包括第三次电弧熔炼，更进一步地，第二次电弧熔炼后可依次包括(但不限于)第三次电弧熔炼和第四次电弧熔炼等。优选地，第三次电弧熔炼及第四次电弧熔炼的条件均与第二次电弧熔炼的条件相同。值得说明的，可根据实际需要，在第四次电弧熔炼后继续进行更多次的电弧熔炼。在一些优选的实施方式中，第二次电弧熔炼与第三次电弧熔炼之间还包括对第二次电弧熔炼后得到的合金产物进行第一次冷却及第一次翻转本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种静态氢压缩用复相储氢合金，其特征在于，所述复相储氢合金经母合金制备而得，所述母合金包括第一类合金或第二类合金，所述第一类合金为AB2型合金与AB5型合金的复合合金，所述第一类合金的化学通式为Ti0.5Zr0.5(Fe0.1Cr0.3Mn0.1)2+xLa(Ni0.2Mn0.1)5(x＝0.1‑0.5)；所述第二类合金为AB型合金与AB5型合金的复合合金，所述第二类合金的化学通式为TiFe0.8Mn0.2+yLa0.8Ce0.2Ni5(y＝0.005‑0.05)。

【技术特征摘要】
1.一种静态氢压缩用复相储氢合金，其特征在于，所述复相储氢合金经母合金制备而得，所述母合金包括第一类合金或第二类合金，所述第一类合金为AB2型合金与AB5型合金的复合合金，所述第一类合金的化学通式为Ti0.5Zr0.5(Fe0.1Cr0.3Mn0.1)2+xLa(Ni0.2Mn0.1)5(x＝0.1-0.5)；所述第二类合金为AB型合金与AB5型合金的复合合金，所述第二类合金的化学通式为TiFe0.8Mn0.2+yLa0.8Ce0.2Ni5(y＝0.005-0.05)。2.根据权利要求1所述的静态氢压缩用复相储氢合金，其特征在于，所述第一类合金中包括LaNi5型相及Laves相，和/或所述第二类合金中包括LaNi5型相及TiFe相。3.如权利要求1所述的静态氢压缩用复相储氢合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：制备母合金，然后熔炼，热处理。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，制备母合金和熔炼过程包括：按复相储氢合金的成分要求，第一次电弧熔炼以分别制备所述第一类合金和所述第二类合金，然后混合所述第一类合金与所述第二类合金，第二次电弧熔炼。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，第一次电弧熔炼与第二次电弧熔炼的条件相同，熔炼期间的温度均为1200-1600℃；优选地，每次合金完全熔融后保温2-5min；优选地，所述第一类合金和所述第二类合金的熔炼均是于惰性气体...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙泰，唐仁衡，肖方明，王英，李睿，
申请(专利权)人：广东省稀有金属研究所，
类型：发明
国别省市：广东,44