一种镁基合金-分子筛复合储氢材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种镁基合金

【技术实现步骤摘要】
一种镁基合金
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分子筛复合储氢材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于储氢材料领域，具体涉及一种镁基合金
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分子筛复合储氢材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着气候变化问题的日趋严重，氢能作为绿色能源，其发展日益受到重视，而在众多的固态储氢材料中，镁基储氢材料受到极大关注。镁拥有高达7.6wt.％的理论储氢容量，极具发展前景，但镁基储氢材料存在动力学性能差、活化困难、吸放氢温度高等缺点，限制了其实际应用。
[0003]为解决上述技术问题，现有技术一般是通过球磨法来减小材料粒径，同时可添加催化剂来改善储氢动力学性能；也有通过塑性变形来改善合金的储氢性能，例如高压扭转、等通道挤压等方式，但这些方法明显存在着以下不足：(1)通过球磨的方式制备储氢材料，耗时长、效率低，设备成本高；(2)球磨后的粉末通常尺寸较小，并且镁基合金的化学性质活泼，细小的镁基合金粉末暴露在空气中时，极易发生自燃，使得样品在储存、运输和使用的过程中存在巨大的安全隐患，甚至威胁到人身和财产安全；(3)塑性变形的方式通常也仅限于细化晶粒尺寸，对储氢性能的提升效果有限；(4)塑性变形的方式难以实现催化剂的添加，现有技术中一般是在合金熔炼时，将催化剂以熔炼原料的形式添加到合金液中，不仅分散效果差、操作困难，对添加催化剂的要求也较高，无法实现低熔点催化剂的添加。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于解决上述已有技术的问题及不足，提供一种通过塑性变形添加催化剂以制备镁基复合储氢材料的制备方法，同时提供一种利用该方法制备得到的镁基合金
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分子筛复合储氢材料。
[0005]本专利技术的技术方案为：一种镁基合金
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分子筛复合储氢材料及其制备方法，包括镁基合金和分子筛粉末，分子筛粉末作为催化剂，通过搅拌摩擦加工的形式添加到镁基合金中，制备方法包括以下步骤：(1)熔炼镁基合金原料，通过真空浇注得到镁基合金铸锭，再把得到的镁基合金铸锭切割成一定尺寸的板材，并用砂纸打磨掉镁基合金板材的氧化皮，在板材表面钻一排盲孔；(2)将分子筛粉末填入上述的盲孔中并压实，再把添加了分子筛粉末的镁基合金板材固定在搅拌摩擦设备的加工台上；(3)调整搅拌头的位置，使添加了分子筛粉末的盲孔孔心位于前进侧、盲孔孔心距搅拌针中心1～2mm，再进行搅拌摩擦加工，使分子筛粉末分散到镁基合金板中，得到镁基合金
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分子筛复合板；(4)将上述的镁基合金
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分子筛复合板的非加工区切割去除，得到镁基合金
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分子筛复合棒材，再用砂纸打磨掉该复合棒材表面的氧化皮，随后利用锉刀对该复合棒材进行
锉削，收集锉屑，得到镁基合金
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分子筛复合储氢材料；
[0006]所述的一种镁基合金
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分子筛复合储氢材料及其制备方法，所述的镁基合金为镁锂合金。
[0007]所述的一种镁基合金
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分子筛复合储氢材料及其制备方法，所述的分子筛为MCM
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22分子筛。
[0008]所述的一种镁基合金
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分子筛复合储氢材料及其制备方法，所述的锉刀为油光锉刀。
[0009]所述的一种镁基合金
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分子筛复合储氢材料及其制备方法，所述的搅拌摩擦加工的搅拌头倾斜角为2.5
°
，转速为800r/min，加工前进速度50mm/min，下压量为0.1mm。
[0010]所述的一种镁基合金
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分子筛复合储氢材料及其制备方法，所述的搅拌头的轴肩直径为18mm，搅拌针宽度为5mm，搅拌针长度为8mm。
[0011]所述的一种镁基合金
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分子筛复合储氢材料及其制备方法，所述的盲孔孔径为1～3mm、孔深为5～8mm、孔间距为5～10mm。
[0012]本专利技术的有益效果在于：(1)利用搅拌摩擦加工的方式添加储氢材料的催化剂，可直接在已成型的板材上添加，且可实现任何催化剂的添加；(2)通过搅拌摩擦加工的方式添加，不仅可极大地细化晶粒尺寸、增加位错密度，还能实现催化剂的均匀分散；(3)具有多孔结构的分子筛均匀分布在镁基合金中，在被锉削成锉屑后，分子筛完整的被包含在锉屑内部，或者被破碎后镶嵌在锉屑的表面，镶嵌在锉屑表面的分子筛，能够促进锉屑比表面积的增加，对于氢气的吸附极为有利，镶嵌在内部的分子筛，又能为氢原子的扩散提供通道，因此镁基合金的储氢性能可得到极大的改善；(4)分子筛为硬质颗粒，在搅拌摩擦加工时，能够起到钉扎作用限制晶粒的长大，并且可作为再结晶过程中的晶粒形核点，对获得细化的显微组织起到了促进作用；(5)铸态的镁基合金在经过搅拌摩擦加工后，硬度可得到显著提升，而分子筛的添加又能够使其硬度进一步提高，再利用锉刀进行锉削，制得的锉屑具有致密的锯齿状结构，可显著增大锉屑的比表面积，提升材料的储氢性能；(6)利用油光锉刀可直接获得较细的锉屑，无需球磨，也避免了锉削后再过筛，操作简单、节约时间成本，效率更高；(7)锉屑的尺寸通常在0.1mm左右，具有较好的抗氧化性，暴露在空气中时稳定性较好；(8)添加了分子筛粉末的盲孔孔心位于前进侧，而前进侧的材料在搅拌摩擦加工时，会形成螺旋状的流动，塑性变形大，可使得分子筛分散的更为均匀；(9)通过搅拌摩擦加工的方式添加催化剂，配合锉削的方式制备镁基复合储氢材料，耗时短、生产成本低、易实现批量化生产。
附图说明
[0013]图1为本专利技术的添加分子筛前后的锉屑对比示意图。
[0014]图2为本专利技术的氢原子在添加分子筛的锉屑中的扩散示意图。
[0015]图3为本专利技术的实施例二的活化吸氢曲线。
[0016]图4为本专利技术的实施例二在350℃下的放氢曲线。
[0017]上述附图中，标记对应的名称如下：1
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镁基合金，2
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分子筛，3
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氢原子，4
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锉屑中心，5
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锉屑表面。
具体实施方式
[0018]下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明，显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例，在本专利技术的实施例基础上，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围，在不冲突的情况下，下述的实施例中的特征可以相互组合。
[0019]实施例一：本专利技术提供的一种镁基合金
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分子筛复合储氢材料及其制备方法，首先需要熔炼镁基合金原料，为了保证储氢材料的高容量，该镁基合金可以为镁锂合金，分子筛可以为MCM
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22分子筛；在熔炼完成后，通过真空浇注得到镁基合金铸锭，再把得到的镁基合金铸锭切割成一定尺寸的板材，并用砂纸打磨掉镁基合金板材的氧化皮，在板材表面钻一排盲孔，为保证添加质量，盲孔的孔径可以为1～3mm、孔深为5～8mm、孔间距为5～10mm；在完成打孔后，将分子筛本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种镁基合金
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分子筛复合储氢材料及其制备方法，包括镁基合金和分子筛粉末，其特征在于，分子筛粉末作为催化剂，通过搅拌摩擦加工的形式添加到镁基合金中，制备方法包括以下步骤：(1)熔炼镁基合金原料，通过真空浇注得到镁基合金铸锭，再把得到的镁基合金铸锭切割成一定尺寸的板材，并用砂纸打磨掉镁基合金板材的氧化皮，在板材表面钻一排盲孔；(2)将分子筛粉末填入上述的盲孔中并压实，再把添加了分子筛粉末的镁基合金板材固定在搅拌摩擦设备的加工台上；(3)调整搅拌头的位置，使添加了分子筛粉末的盲孔孔心位于前进侧、盲孔孔心距搅拌针中心1～2mm，再进行搅拌摩擦加工，使分子筛粉末分散到镁基合金板中，得到镁基合金
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分子筛复合板；(4)将上述的镁基合金
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分子筛复合板的非加工区切割去除，得到镁基合金
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分子筛复合棒材，再用砂纸打磨掉该复合棒材表面的氧化皮，随后利用锉刀对该复合棒材进行锉削，收集锉屑，得到镁基合金
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分子筛复合储氢材料。2.如权利要求1所述的一种镁基合金
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分子筛复...

【专利技术属性】
技术研发人员：李谦，李彬，魏国兵，杨艳，陈玉安，潘复生，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：