金属铝氢化物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，具体涉及一种金属铝氢化物复合储氢材料及其制备方法。所述的复合储氢材料，由金属氢化物、铝粉以及高活性催化剂在氢气气氛下由磁力研磨机研磨复合而成，金属氢化物、铝粉以及高活性催化剂的摩尔比为1:1:0.05‑0.1。本发明专利技术采用的高活性催化剂，含Ti及含V的复合物作为研磨反应中的前驱体，在反应中生成金属间化合物，可催化促进金属铝氢化物的生成，加快反应动力学，含稀土元素的物质能够起到催化氢分子解离和促进氢原子在镁基合金内部扩散的作用，提高活化性能。同时制得的复合储氢材料表面的Al‑过渡金属纳米粒子，能够促进H

【技术实现步骤摘要】
金属铝氢化物复合储氢材料及其制备方法
本专利技术属于储氢材料
，具体涉及一种金属铝氢化物复合储氢材料及其制备方法。
技术介绍
氢由于其储量丰富、燃烧效率高、无污染，被誉为21世纪的绿色能源载体。然而，氢能的开发利用是一个有机的系统工程，必须解决氢的制取、储运和应用三大相关技术。安全、高效、经济的氢储存技术更是氢能大规模应用的关键。由于氢气存在易燃、易爆、易扩散，以及常温常压条件下的体积能量密度低等问题，储氢技术已成为制约氢能发展的瓶颈。因此，发展高能量密度、高效率和安全的氢储运技术是实现氢能有效利用的关键技术。储氢方法有高压气态储存、低温液态储存和固态储存。相对于高压气态储氢和低温液化储氢，通过氢与材料间的相互作用形成固溶体或氢化物的固态氢储存，由于其具有好的安全性和高的能量密度，被认为是最有发展前景的一种氢储存技术。但是目前较高的放氢温度以及较慢的放氢动力制约了储氢材料大规模应用。
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，提供一种金属铝氢化物复合储氢材料，在保持高储氢量的同时能够明显加快复合材料储氢反应的动力学，提高活化性能以及降低其储氢温度；同时本专利技术还提供其制备方法，采用磁力研磨方式，研磨效果好，工作效率高。本专利技术所述的金属铝氢化物复合储氢材料，由金属氢化物、铝粉以及高活性催化剂在氢气气氛下研磨复合而成，其中，所述的金属氢化物、铝粉以及高活性催化剂的摩尔比为1:1:0.05-0.1。所述的金属氢化物为NaH、LiH、KH、MgH2、CaH2或LiCaH3中的一种或一种以上，产物金属铝氢化物包括NaAlH4、LiAlH4、KAlH4、Mg(AlH4)2、Ca(AlH4)2或LiCa(AlH4)3中的一种或一种以上。所述的高活性催化剂为稀土元素复合物或过渡金属复合物。所述的稀土元素复合物为ScCl3或CeCl3。所述的过渡金属复合物为含钛的氧化物、氢化物、氯化物或氟化物或含钒的氯化物。所述的金属氢化物的粒径为10-100nm。所述的铝粉的粒径为15-30μm。本专利技术所述的金属铝氢化物复合储氢材料的制备方法，包括以下步骤：(1)在惰性气体的保护气氛下，将金属氢化物、铝粉以及高活性催化剂的混合物料加入到电磁研磨机的研磨罐内，研磨罐内设有磁性研磨针，密闭研磨腔；(2)通入5-15MPa压力的氢气，开启电磁研磨机，通电后带动磁性研磨针做高速360度旋转运动，与物料进行高速碰撞研磨；(3)研磨结束后，采用磁性物体分离出磁性研磨针，即得复合储氢材料，粒径为2-10μm，可为氢气扩散提供通道。步骤(1)中所述的混合物料与磁性研磨针的质量比为1:10-50，优选1:20。步骤(2)中电磁研磨机研磨频率为1800-3600rpm，正反转运行间隔时间为0.5h，研磨总时间为0.5-30h。电磁研磨机研磨罐周围设有电磁铁，电磁铁由电磁线圈和铁芯组成，利用电流产生交变磁场，带动罐内磁性研磨针与物料产生剪切碰撞达到较好的研磨效果。电磁铁与电压、电流控制器相连接，与交流变频器控制研磨罐中的研磨状况。与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：1、本专利技术采用的高活性催化剂，含Ti及含V的复合物作为研磨反应中的前驱体，在反应中生成金属间化合物，能够起催化作用，促进金属铝氢化物的生成，加快反应动力学。含稀土元素的物质能够起到催化氢分子解离和促进氢原子在镁基合金内部扩散的作用，提高活化性能。2、本专利技术金属铝氢化物复合储氢材料表面的Al-过渡金属纳米粒子，能够促进H2的解离，同时在低温使Al-H键更易断裂，提高放氢反应动力学。3、本专利技术采用磁力研磨方式，由磁力研磨机来完成，利用电流作出的交替磁场使混合材料在研磨介质周围做高速剧烈的360度旋转，通过剧烈碰击达到高速完美的研磨效果，与传统球磨相比，研磨时间可大幅缩短，从而提高工作效率。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术做进一步的说明。实施例1在惰性气体氩气的保护气氛下，将粒径为10nm的NaH、粒径为15μm的铝粉以及高活性催化剂ScCl3的混合物料加入到电磁研磨机的研磨罐内，研磨罐内设有磁性研磨针，混合物料与磁性研磨针的质量比为1:20，密闭研磨腔，设置研磨机参数，研磨频率设为1800rpm，正反转运行间隔时间为0.5h，然后通入10MPa压力的氢气，开启电磁研磨机，通电后带动磁性研磨针做高速360度旋转运动，与物料进行高速碰撞研磨；研磨30h后，关闭研磨机，用磁性物体对研磨腔内物质进行分离，提取出产物，即得NaAlH4复合储氢材料。实施例2在惰性气体氩气的保护气氛下，将粒径为20nm的LiH、粒径为20μm的铝粉以及高活性催化剂CeCl3的混合物料加入到电磁研磨机的研磨罐内，研磨罐内设有磁性研磨针，混合物料与磁性研磨针的质量比为1:20，密闭研磨腔，设置研磨机参数，研磨频率设为2000rpm，正反转运行间隔时间为0.5h，然后通入10MPa压力的氢气，开启电磁研磨机，通电后带动磁性研磨针做高速360度旋转运动，与物料进行高速碰撞研磨；研磨25h后，关闭研磨机，用磁性物体对研磨腔内物质进行分离，提取出产物，即得LiAlH4复合储氢材料。实施例3在惰性气体氩气的保护气氛下，将粒径为30nm的KH、粒径为20μm的铝粉以及高活性催化剂CeCl3的混合物料加入到电磁研磨机的研磨罐内，研磨罐内设有磁性研磨针，混合物料与磁性研磨针的质量比为1:20，密闭研磨腔，设置研磨机参数，研磨频率设为2200rpm，正反转运行间隔时间为0.5h，然后通入10MPa压力的氢气，开启电磁研磨机，通电后带动磁性研磨针做高速360度旋转运动，与物料进行高速碰撞研磨；研磨22h后，关闭研磨机，用磁性物体对研磨腔内物质进行分离，提取出产物，即得KAlH4复合储氢材料。实施例4在惰性气体氩气的保护气氛下，将粒径为60nm的MgH2、粒径为25μm的铝粉以及高活性催化剂TiO2的混合物料加入到电磁研磨机的研磨罐内，研磨罐内设有磁性研磨针，混合物料与磁性研磨针的质量比为1:20，密闭研磨腔，设置研磨机参数，研磨频率设为2500rpm，正反转运行间隔时间为0.5h，然后通入10MPa压力的氢气，开启电磁研磨机，通电后带动磁性研磨针做高速360度旋转运动，与物料进行高速碰撞研磨；研磨20h后，关闭研磨机，用磁性物体对研磨腔内物质进行分离，提取出产物，即得Mg(AlH4)复合储氢材料。实施例5在惰性气体氩气的保护气氛下，将粒径为60nm的CaH2、粒径为25μm的铝粉以及高活性催化剂TiCl4的混合物料加入到电磁研磨机的研磨罐内，研磨罐内设有磁性研磨针，混合物料与磁性研磨针的质量比为1:20，密闭研磨腔，设置研磨机参数，研磨频率设为2800rpm，正反转运行间隔时间为0.5h，然后通入10MPa压力的氢气，开启电磁研磨机，通电后带动磁性研磨针做高本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种金属铝氢化物复合储氢材料，其特征在于：所述的复合储氢材料由金属氢化物、铝粉以及高活性催化剂在氢气气氛下研磨复合而成，其中，所述的金属氢化物、铝粉以及高活性催化剂的摩尔比为1:1:0.05-0.1。/n

【技术特征摘要】
1.一种金属铝氢化物复合储氢材料，其特征在于：所述的复合储氢材料由金属氢化物、铝粉以及高活性催化剂在氢气气氛下研磨复合而成，其中，所述的金属氢化物、铝粉以及高活性催化剂的摩尔比为1:1:0.05-0.1。


2.根据权利要求1所述的金属铝氢化物复合储氢材料，其特征在于：所述的金属氢化物为NaH、LiH、KH、MgH2、CaH2或LiCaH3中的一种或一种以上。


3.根据权利要求1所述的金属铝氢化物复合储氢材料，其特征在于：所述的高活性催化剂为稀土元素复合物或过渡金属复合物。


4.根据权利要求3所述的金属铝氢化物复合储氢材料，其特征在于：所述的稀土元素复合物为ScCl3或CeCl3。


5.根据权利要求3所述的金属铝氢化物复合储氢材料，其特征在于：所述的过渡金属复合物为含钛的氧化物、氢化物、氯化物或氟化物或含钒的氯化物。


6.根据权利要求1所述的金属铝氢化物复合储氢材料，其特征在于：所述的金属氢化物的粒...

【专利技术属性】
技术研发人员：付强，王鸣，张方，吕俊囡，杨昆，秦宏云，于如军，杨列宁，夏先畅，陈霞，
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