金属氧化物与多孔材料复合储氢材料及其制备方法技术

本发明专利技术属于储氢材料技术领域，具体涉及一种金属氧化物与多孔材料复合储氢材料及其制备方法。所述的金属氧化物与多孔材料复合储氢材料，由氢化镁、多孔材料和金属氧化物复合而成，所述氢化镁、多孔材料和金属氧化物的重量比为100‑10:5‑0.1:1‑0.05。以氢化镁为基料，混合金属氧化物颗粒进行研磨，得到被活化的氢化镁材料；将得到的被活化的氢化镁材料与多孔材料混合，经球磨或压缩，得到复合储氢材料。本发明专利技术通过加入纳米级金属氧化物颗粒，同时与多孔材料复合，可以加速充氢球磨过程中对镁基复合粉体的氢化速度，同时与多孔材料的优良孔道以及高表面积等性能结合，使得储氢材料在氢吸附和脱附动力学方面具有良好特性。

Composite hydrogen storage material of metal oxide and porous material and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
金属氧化物与多孔材料复合储氢材料及其制备方法
本专利技术属于储氢材料
，具体涉及一种金属氧化物与多孔材料复合储氢材料及其制备方法。
技术介绍
迄今为止，研究比较多的金属储氢材料主要有：(1)以LaNi5为代表的稀土系AB5型合金；(2)以TiFe为代表的AB型储氢合金，(3)以ZrV2系为代表的AB2型Laves相储氢合金；(4)以LaNi3为代表的新型AB3型储氢合金；(5)以Mg2Ni为代表的A2B型储氢合金。尽管LaNi5型和LaNi3型合金有极佳的吸放氢动力学性能和较低地吸放氢温度，但其吸氢重量比较低(只有1.5％左右)；TiFe系的为1.8-2.2wt％，而且活化过程比较困难；Laves相系合金活化周期长、储氢量低、价格昂贵。Mg2Ni基镁基合金的的吸氢重量比也仅为3.6％。按近年来提出的关于汽车用储氢材料的指标(工作压力1～10大气压；可逆储氢量4～5wt％；工作温度273～373K，储氢材料要同时满足上述三个指标，特别是储氢重量比4～5％这个指标，有待进一步研究和探索新型金属储氢材料。而镁以高储氢量(重量储氢量为7.6％)、资源丰富、价格低廉、无污染等优点而成为了一种最有希望的候选金属储氢材料。但镁由于吸放氢温度高、动力学性能差，至今仍未在实际中应用。中国专利CN1204282C中公开了一种储氢量较高的材料，虽然在一定程度上改善了纯镁储氢材料的的充放氢动力学和热力学性能，但是由于加入了不吸氢的镍，造成其吸氢量有所降低，同时由于镍相对比较贵，增加了材料的成本。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种金属氧化物与多孔材料复合储氢材料，在保持其高储氢量的同时能够明显改善镁储氢材料的储氢动力学性能，同时也明显降低其储氢温度。同时本专利技术还提供其制备方法，科学合理，适合工业化生产。本专利技术所述的金属氧化物与多孔材料复合储氢材料，由氢化镁、多孔材料和金属氧化物复合而成，所述氢化镁、多孔材料和金属氧化物的重量比为100-10:5-0.1:1-0.05。所述的氢化镁的粒径为16.5-20.5nm。所述的多孔材料为石墨、SiO2、Al2O3、A型分子筛、X分子筛、Y型分子筛或MFI分子筛中的一种或多种。所述的多孔材料粒径为5-50μm。所述的金属氧化物为α-Fe2O3、TiO2、CeO2、Cr2O3、CuO、Mn2O3或Sc2O3中的一种或多种，粒径为10-30nm。本专利技术所述的金属氧化物与多孔材料复合储氢材料的制备方法为：(1)以氢化镁为基料，混合金属氧化物颗粒进行研磨，得到被活化的氢化镁材料；(2)将得到的被活化的氢化镁材料与多孔材料混合，经球磨或压缩，得到复合储氢材料。与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：1、本专利技术通过加入纳米级金属氧化物颗粒，可以加速充氢球磨过程中对镁基复合粉体的氢化速度，有利于氢化镁粒径的减小；金属氧化物包覆纳米晶MgH2，形成优异的协同作用的核壳结构，具有良好的催化作用和显著的动力学性能，可以改善储氢反应速度控制微区放热，且金属氧化物有效消除储氢反应物Mg(OH)2的团聚，进而达到充分水解反应的目的。2、本专利技术利用孔径可调变的多孔材料为载体，将氢化镁与多孔材料复合，使得氢化镁的储氢性能与多孔材料的优良孔道以及高表面积等性能结合，使得储氢材料在氢吸附和脱附动力学方面具有良好特性。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步的说明。实施例中用到的原料若无特殊说明均为市购。实施例1所述的金属氧化物与多孔材料复合储氢材料以氢化镁为基料，混合金属氧化物颗粒，混合料中各组分的质量百分含量为：氢化镁99％，α-Fe2O31％；将混合料在球磨机中进行充氢球磨，在行星式球磨机中充氢(0.4MPa)球磨80h，球料比为20:1，球磨转速为180r/min，得到的活化氢化镁材料粒径为28-60nm。将得到的被活化的氢化镁材料与粒径为15μm的石墨按100:1的质量比混合，经造粒机压缩，得到复合储氢材料。得到的复合氢化镁储氢材料水解速度随温度升高有显著提高，在常温25℃下，复合氢化镁储氢材料在二次蒸馏水中水解15min释放出75％理论储氢量的氢气，在50℃下，复合氢化镁储氢材料在二次蒸馏水中水解15min释放出98％理论储氢量的氢气。实施例2所述的金属氧化物与多孔材料复合储氢材料以氢化镁为基料，混合金属氧化物颗粒，混合料中各组分的质量百分含量为：氢化镁98％，TiO22％；将混合料在球磨机中进行充氢球磨，在行星式球磨机中充氢(0.4MPa)球磨80h，球料比为20:1，球磨转速为180r/min，得到的活化氢化镁材料粒径为28-60nm。将得到的被活化的氢化镁材料与粒径为5μm的活性Al2O3按100:1的质量比混合，经造粒机压缩，得到复合储氢材料。得到的复合氢化镁储氢材料水解速度随温度升高有显著提高，在常温25℃下，复合氢化镁储氢材料在二次蒸馏水中水解15min释放出73.8％理论储氢量的氢气，在50℃下，复合氢化镁储氢材料在二次蒸馏水中水解15min释放出98.8％理论储氢量的氢气。实施例3所述的金属氧化物与多孔材料复合储氢材料以氢化镁为基料，混合金属氧化物颗粒，混合料中各组分的质量百分含量为：氢化镁97％，CeO23％；将混合料在球磨机中进行充氢球磨，在行星式球磨机中充氢(0.4MPa)球磨80h，球料比为20:1，球磨转速为180r/min，得到的活化氢化镁材料粒径为28-60nm。将得到的被活化的氢化镁材料与粒径为15μm的SiO2按100:0.5的质量比混合，经造粒机压缩，得到复合储氢材料。得到的复合氢化镁储氢材料水解速度随温度升高有显著提高，在常温25℃下，复合氢化镁储氢材料在二次蒸馏水中水解15min释放出71.6％理论储氢量的氢气，在50℃下，复合氢化镁储氢材料在二次蒸馏水中水解15min释放出97.8％理论储氢量的氢气。实施例4所述的金属氧化物与多孔材料复合储氢材料以氢化镁为基料，混合金属氧化物颗粒，混合料中各组分的质量百分含量为：氢化镁97％，Cr2O33％；将混合料在球磨机中进行充氢球磨，在行星式球磨机中充氢(0.4MPa)球磨80h，球料比为20:1，球磨转速为180r/min，得到的活化氢化镁材料粒径为28-60nm。将粒径为5μm的A型分子筛在马弗炉中，真空条件下300℃处理15小时，然后冷却至室温；将处理后的A型分子筛与得到的被活化的氢化镁材料混和，所述氢化镁和分子筛材料的重量比为100:0.5，然后于200℃下进行5次吸放氢，形成扩散，即得复合储氢材料。得到的复合氢化镁储氢材料水解速度随温度升高有显著提高，在常温25℃下，复合氢化镁储氢材料在二次蒸馏水中水解15min释放出77.7％理论储氢量的氢气，在50℃下，复合氢化镁储氢材料在二次蒸馏水中水解15min释放出98.9％理论储氢量的氢气。<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种金属氧化物与多孔材料复合储氢材料，其特征在于：由氢化镁、多孔材料和金属氧化物复合而成，所述氢化镁、多孔材料和金属氧化物的重量比为100-10:5-0.1:1-0.05。/n

【技术特征摘要】
1.一种金属氧化物与多孔材料复合储氢材料，其特征在于：由氢化镁、多孔材料和金属氧化物复合而成，所述氢化镁、多孔材料和金属氧化物的重量比为100-10:5-0.1:1-0.05。


2.根据权利要求1所述的金属氧化物与多孔材料复合储氢材料，其特征在于：所述的多孔材料为石墨、SiO2、Al2O3、A型分子筛、X分子筛、Y型分子筛或MFI分子筛中的一种或多种。


3.根据权利要求1所述的金属氧化物与多孔材料复合储氢材料，其特征在于：所述的氢化镁的粒径为16.5-20.5nm。


4.根据权利要求1所述的金属氧化物与多孔材料复合储氢材料，其特征在于：所述的多孔材料粒径为5-50μm。...

【专利技术属性】
技术研发人员：王鸣，付强，张方，于如军，官凤钢，陈艳艳，杨昆，吕俊囡，杨列宁，赵增殿，夏先畅，郝晓明，
申请(专利权)人：世能氢电科技有限公司，山东理工大学，
类型：发明
国别省市：北京;11