一种纳米制造技术

本发明专利技术涉及固态贮氢合金材料技术领域，提供的一种纳米

【技术实现步骤摘要】
一种纳米K2MgF4催化的高容量Mg
‑
Cu
‑
Sr基贮氢合金及其制备方法


[0001]本专利技术属于固态贮氢合金材料
，特别是提供了一种纳米
K2MgF4催化的燃料电池用高容量
Mg
‑
Cu
‑
Sr
基贮氢合金粉末及其制备方法
。

技术介绍

[0002]
技术介绍
中体现专利技术人发现问题
、
分析问题过程中描述的内容，不应必然被视为现有技术
。
[0003]氢燃料电池在车载领域的应用已经引起全世界的高度重视，高效安全的供氢系统是燃料电池的技术关键之一
。
目前，燃料电池的供氢系统大多采用高压气态贮氢
。
由于对压力容器过高的技术要求以及用户对高压系统安全性的担忧迫使研究者去开发更加安全可靠的供氢系统
。
研究者将目光转向低压固态贮氢材料，已经发现多种固态贮氢材料具备燃料电池应用的希望
。
其中，稀土基
AB5型贮氢材料吸放氢动力学性能良好，能够满足燃料电池的要求，然而，该合金体系由于其较低的理论贮氢容量
(1.4
％
)
限制了其在燃料电池中的应用
。T i Fe
基贮氢材料虽然理论容量
(1.86
％
)
高于
AB5型合金，但依然不能达到车载燃料电池的要求
。
[0004]镁及镁基合金由于其极高的贮氢容量
(7.6
％
)
而备受研究者的重视，同时，镁的贮量丰富，成本低廉，就贮氢容量而言，完全满足车载燃料电池的要求
。
然而，镁氢化物的热稳定性极高，其分解温度
>300℃
，而且，氢化物的形成和分解动力学性能表现极差，使得吸放氢动力学性能不尽人意
。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种具有高容量
、
优良吸放氢动力学性能的
Mg
‑
Cu
‑
Sr
基燃料电池用固态贮氢合金及其制备方法，通过本专利技术，使镁基合金的贮氢性能得到大幅度改善
。
从而提供一种具有高贮氢容量和优良动力学性能的纳米晶
‑
非晶
Mg
‑
Cu
‑
Sr
基贮氢合金以及相应的制备工艺
。
本专利技术通过下面的技术路线实现上述目标
。
[0006]本专利技术第一个方面提供一种燃料电池用多组元
Mg
‑
Cu
‑
Sr
基贮氢合金，该合金含有元素
Cu
及
Sr、
少量
K2MgF4催化剂，其成分为
Mg
95
Cu5‑
x
Sr
x
+y wt.
％
K2MgF4，式中
x
为原子比，
0<x≤2
，
y
为
K2MgF4所占合金的百分比，
2≤y≤8
，优选的
x
＝
1.5
，
y
＝
5。
[0007]本专利技术另一方面提供一种燃料电池用贮氢合金的制备方法，其制备步骤包括：
[0008]A
配料：按化学组成式
Mg
95
Cu5‑
x
Sr
x
(x
＝
0,0.5,1,1.5,2)
进行配料，式中
x
为原子比
。
其中，按所述化学组成式配料时
Mg
元素增加8％的烧损量，且原材料纯度均大于
99.6
％
。
[0009]B
熔炼：将配好的原料按顺序依次置于氧化镁坩埚中，抽真空至1×
10
‑2‑5×
10
‑4Pa
，通入
0.01
‑
0.1MPa
的惰性气体作为保护气体，保护气体为纯氦气或者氦气
+
氩气混合气体，所述混合气体的体积比约为
1:1。
采用常规的加热方法，如电弧熔炼，感应加热熔炼或其他加热方法，其加热条件为：加热温度
1400
‑
1550℃
，获得熔融的液态母合金，在熔融状态下
保持3‑5分钟；然后将熔化的合金浇注到水冷铜模中，获得铸态母合金铸锭
。
[0010]C
快淬：将上述步骤
B
制备的合金铸锭置于底部具有狭缝的石英管内，在氦气保护下用感应加热到使合金铸锭完全熔化，利用保护气体的压力将其从石英管底部的狭缝喷出，落在线速度为
20m/s
旋转的水冷铜辊的表面上，获得厚度约为
50
‑
100
μ
m
快淬合金薄片
。
[0011]D
机械球磨：将快淬
Mg
95
Cu5‑
x
Sr
x
合金薄带机械破碎并过
200
目筛后，与纳米
K2MgF4催化剂一起装入不锈钢球磨罐，抽真空后充入高纯氩气，在全方位行星式高能球磨机中球磨2‑5小时
(
去除停机时间
)
，球料比
1:20
，转速
350
转
/
分
。
球磨过程中，球磨机每运行1小时停机
0.5
小时，以防止球磨罐及磨料温度过高
。
[0012]E
用
XRD
测试球磨粉末的相结构，用高分辨透射电镜
(HRTEM)
及扫描电镜
(SEM)
观察球磨态合金颗粒的形貌及微观结构，并用选区电子衍射
(SAED)
确定合金的晶态
。
用半自动
Si everts
设备测试合金粉末的固态贮氢容量及吸放氢动力学
。
吸放氢温度为
280℃,
吸氢初始氢压为
3MPa,
放氢在1×
10
‑4MPa
压力下进行
。
[0013]本专利技术的有益效果是：
[0014]本专利技术在合金材料方面，加入
Cu
及
Sr
进行合金化，
Mg
与
Cu
形成
Mg2Cu
相，
Sr
与
Cu
形成
CuSr
相和
Cu5Sr
相，形成的金属间化合物能本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种燃料电池用纳米
K2MgF4催化的高容量
Mg
‑
Cu
‑
Sr
基贮氢合金，其特征在于，含有
Cu、Sr
及纳米催化剂
K2MgF4，其化学式组成为：
Mg
95
Cu5‑
x
Sr
x
+y wt.
％
K2MgF4，式中
x
为原子比，
0<x≤2
，
y
为
K2MgF4所占合金的百分比，
2≤y≤8。2.
根据权利要求1所述合金，其特征在于，所述化学式组成的原子比为：
x
＝
1.5
；催化剂
K2MgF4的含量
y
＝
5。3.
一种燃料电池用贮氢合金的制备方法，其特征在于，所述方法步骤为：步骤一
、
按化学式
Mg
95
Cu5‑
x
Sr
x
进行配料，式中
x
为原子比，
0<x≤2,x
＝
1.5
；步骤二
、
采用感应加热使所有元素熔化，得到熔融的
Mg
95
Cu5‑
x
Sr
x
合金；...

【专利技术属性】
技术研发人员：李军，唐谷修，梁浩，张羊换，张薇，马晓辉，房成，张成林，张洋，
申请(专利权)人：中稀山东稀土开发有限公司，
类型：发明
国别省市：