制备氢化镁粉末的一体化装置及制备氢化镁粉末的方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种制备氢化镁粉末的一体化装置及制备氢化镁粉末的方法。本发明专利技术的装置包括加热室，用于加热镁基金属材料，以产生金属液滴；制粉室，制粉室包括雾化装置，雾化装置用于将金属液滴雾化，进而冷却形成金属粉末；收集室，用于收集并筛选金属粉末；以及反应室，用于将金属粉末实施氢化反应，以形成氢化镁粉末。本发明专利技术的装置为集成式一体化结构，且结构简单，操作方便；制备氢化镁粉末的整个过程可在一个装置中完成，并可实现自动化控制。本发明专利技术的方法简单易行，得到的产物尺寸适中，颗粒均匀，且性能优良。

An Integration Device for Preparing Magnesium Hydride Powder and the Method for Preparing Magnesium Hydride Powder

The invention provides an integrated device for preparing magnesium hydride powder and a method for preparing magnesium hydride powder. The device of the invention includes a heating chamber for heating magnesium-based metal materials to produce metal droplets; a powder making chamber includes an atomizing device for atomizing metal droplets and cooling them to form metal powders; a collection chamber for collecting and screening metal powders; and a reaction chamber for hydrogenating metal powders to form magnesium hydride powders. The device of the invention has an integrated structure, simple structure and convenient operation. The whole process of preparing magnesium hydride powder can be completed in one device and can realize automatic control. The method of the invention is simple and feasible, and the product obtained is of moderate size, uniform particle size and excellent performance.

【技术实现步骤摘要】
制备氢化镁粉末的一体化装置及制备氢化镁粉末的方法
本专利技术属于氢化镁制备领域，特别涉及一种制备氢化镁粉末的一体化装置以及制备氢化镁粉末的方法。
技术介绍
面临化石能源枯竭的现状以及环境污染的巨大难题，合理利用氢能为人类提供了新的解决办法。氢能高效、无污染且可再生，被认为是最有发展潜质的新能源。但寻找到安全高效的储氢材料及技术是目前应用的主要瓶颈。固态储氢材料具有能量密度大且安全性高等优势。其中，镁基金属材料具有高的储氢密度、吸放氢可逆性好、资源丰富、环境友好等优点，是有良好应用前景的一类储氢、储热和储能材料。氢化镁(MgH2)由于其较高的储氢容量(7.6wt％)，引起了人们的广泛关注。氢化镁为单一轻金属氢化物，常温常压下稳定性较高，常用的制备方法包括使用烷基镁热分解制得氢化镁，镁粉常压下催化以及镁粉加热加压制得氢化镁等。但是，现有技术中制备的氢化镁大都尺寸较大，颗粒不均匀，且价格昂贵，因此目前尚未有商业化的试剂供应，严重制约了氢化镁基高容量储氢材料的发展。另一方面，现有技术中，通过将镁粉氢化来制备氢化镁的方法一般包括制粉、收集、氢化的过程，基于此方法的制备装置通常不是单一的设备，而是需要在不同的设备中完成。由于金属镁粉以及氢化镁粉末在有氧有水的环境中非常活泼，因此上述过程通常需要在低水低氧的惰性气氛下完成，例如手套箱中。但是在手套箱中完成不同设备的操作，设备之间物料的转移以及反应条件的控制是十分不便的。因此，提供一种集成式的氢化镁粉末制备装置，即将氢化镁的制备过程集成到一个设备中完成显得尤为重要。
技术实现思路
有鉴于现有技术的上述缺陷，本专利技术的目的在于提供一种集成式的制备氢化镁粉末的装置以及制备氢化镁粉末的方法，尤其是使用该装置制备氢化镁粉末的方法。本专利技术的制备氢化镁粉末的装置结构简单，操作方便；制备氢化镁粉末的方法简单易行，产物尺寸适中，颗粒均匀，且性能优良。根据本专利技术的第一个方面，本专利技术提供了一种制备氢化镁粉末的一体化装置，包括加热室、制粉室以及反应室。优选地，在制粉室和反应室之间还包括收集室。加热室用于加热镁基金属材料，以产生镁基金属材料的金属液滴。进一步地，加热室包括舱盖，舱盖打开时，加热室与外界联通，可由外界向加热室中投料；舱盖关闭时，加热室与外界不联通，是密封的。优选地，舱盖设置于加热室的顶部。进一步地，加热室连接有真空泵，用于为加热室抽真空。优选地，加热室抽真空至10-4-10-3Pa。进一步地，加热室还连接有惰性气体管路，用于为加热室充入惰性气体。惰性气体一方面能够保护镁基金属材料，另一方面能够提供加热室中的压力，压力过小时可充入适量的惰性气体，压力过大时可用真空泵抽走适量的惰性气体。优选地，惰性气体选自氦气、氖气、氩气、氪气、氙气中的一种或多种的组合。更优选地，惰性气体为氩气。优选地，加热过程中加热室的压力为0.5-1.5个大气压。进一步地，加热室还包括第一容器，用于装盛镁基金属材料。镁基金属材料选自纯镁、镁-镍合金、镁-铝合金、镁-稀土合金中的一种或多种的组合，其中合金的镁含量在60-99.9wt％之间，其他元素含量在0.1-40wt％之间。第一容器由耐热且高温下不与镁基金属材料反应的材料制成，例如氮化硼、石墨、氧化镁或不锈钢。优选地，第一容器为坩埚。进一步地，第一容器的周围和/或下部设有加热装置，用于加热镁基金属材料。优选地，加热装置为电感或电阻加热线圈，通电时利用电感或电阻加热，以使第一容器中的镁基金属材料熔化或保持熔融状态，加热温度为650-1100℃。进一步地，第一容器还连接有液滴形成件，用于将第一容器中熔化或熔融的镁基金属材料形成金属液滴。优选地，液滴形成件连接于第一容器的底部，并具有尖端，尖端的直径为2-5mm。更优选地，液滴形成件为形成于第一容器底部的尖嘴。例如，当第一容器为坩埚时，该坩埚为底部带有尖嘴的坩埚。可选地，液滴形成件可以为一个，也可以为两个或两个以上，或者液滴形成件为一个，但其具有多个尖端。制粉室用于将镁基金属材料的金属液滴形成金属粉末。优选地，金属液滴形成金属粉末的方式是通过使用高压惰性气体将金属液滴雾化并由冷却系统冷凝成金属粉末。进一步地，制粉室连接有第一导管，第一导管的一端处于制粉室的腔体内部并设有雾化装置。优选地，雾化装置为设置在第一导管一端的尖嘴，雾化装置设置在液滴形成件的尖端附近，例如侧下方，使得第一导管的尖端吹出的高压惰性气体将由液滴形成件尖端滴下的金属液滴雾化。优选地，第一导管的尖嘴所指向的方向与液滴形成件尖端所指向的方向相互垂直。优选地，第一导管的尖嘴数量与液滴形成件的尖端数量相同。第一导管的另一端处于制粉室的腔体外部并连接到压缩机出气口，压缩机用于压缩惰性气体，以形成高压惰性气体。例如当惰性气体为氩气时，压缩机为氩气压缩机。优选地，雾化过程中高压惰性气体的压力为1-15MPa。进一步地，制粉室的腔体周围包括冷却系统，用于使雾化后的金属液滴冷凝成金属粉末。优选地，冷却系统为套设在制粉室的腔体周围的冷却水系统，冷却水系统具有一上一下设置的冷却水入口和冷却水出口。优选地，冷却水出口在上，冷却水入口在下。当然，反之亦可。优选地，冷却水的温度为20-50℃，压力为0.5-2MPa。收集室用于筛选并收集制粉室形成的金属粉末，以获得指定粒径范围的金属粉末，从而使得制得的氢化镁粉末粒径更为均一。进一步地，收集室包括第一阀门，第一阀门设置于制粉室和收集室之间，第一阀门打开时，收集室与制粉室联通；第一阀门关闭时，收集室与制粉室分隔。优选地，第一阀门位于制粉室的底部、收集室的顶部。进一步地，收集室内具有可振动的筛子，用于筛选制粉室得到的金属粉末，以便获得指定粒径范围的镁粉。筛子将收集室分隔为上下两部分，粒径大于筛孔的粉末被留在筛子的上部，粒径小于筛孔的粉末可通过筛孔掉落到筛子的下部。优选地，筛子的筛孔为100-1000目。筛子上设置有振动装置，可通过振动筛子加快对粉末的筛选。进一步地，收集室与压缩机之间连接有第二导管，用于将惰性气体回收并循环利用。由此，惰性气体可形成一个“压缩机出气口-第一导管-制粉室-收集室-第二导管-压缩机进气口”的循环，因此可通过调节压缩机进气口和出气口来调节制粉室和收集室中的惰性气体压力。例如，压力过大时，可将压缩机进气口开大和/或将压缩机出气口开小；压力过小时，可将压缩机进气口开小和/或将压缩机出气口开大。优选地，制粉过程中制粉室中压力为0.02-0.1MPa。第二导管上设置有滤网，用于在进入压缩机进气口之前过滤掉惰性气体中的金属粉末。优选地，滤网至少为1600目。优选地，滤网安装于第二导管连接收集室的一端，并位于收集室的侧面。反应室用于将收集室得到的指定粒径范围的金属粉末氢化，以形成氢化镁粉末。进一步地，反应室包括第二阀门，第二阀门设置于收集室和反应室之间，第二阀门打开时，收集室与反应室联通；第二阀门关闭时，收集室与反应室分隔。优选地，第二阀门位于收集室的底部、反应室的顶部。进一步地，反应室包括氢气进气口，氢气进气口上连接有氢气源，用于向反应室提供镁粉氢化生成氢化镁反应所需的氢气，并形成氢气压力。优选地，氢气进气口设置在反应室的腔体侧壁上的。进一步地，反应室的腔体周围还设有保温隔热装置，用于提供镁粉氢化生成氢化镁反应所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制备氢化镁粉末的一体化装置，其特征在于，所述装置包括：加热室，用于加热镁基金属材料，以产生金属液滴；制粉室，所述制粉室包括雾化装置，所述雾化装置用于将所述金属液滴雾化，进而冷却形成金属粉末；以及反应室，用于将所述金属粉末实施氢化反应，以形成所述氢化镁粉末。

【技术特征摘要】
2017.11.16 CN 20171113927001.一种制备氢化镁粉末的一体化装置，其特征在于，所述装置包括：加热室，用于加热镁基金属材料，以产生金属液滴；制粉室，所述制粉室包括雾化装置，所述雾化装置用于将所述金属液滴雾化，进而冷却形成金属粉末；以及反应室，用于将所述金属粉末实施氢化反应，以形成所述氢化镁粉末。2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置在所述制粉室和所述反应室之间还包括收集室，所述收集室用于收集并筛选所述金属粉末。3.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述镁基金属材料选自纯镁、镁-镍合金、镁-铝合金、镁-稀土合金中的一种或多种的组合。4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，在所述镁-镍合金、所述镁-铝合金或所述镁-稀土合金中镁含量在60-99.9wt％之间，其他元素含量在0.1-40wt％之间。5.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹建新，丁文江，
申请(专利权)人：上海镁源动力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31