【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及新能源固态储氢，特别是涉及一种碳布负载镍钯纳米催化剂的制备方法及其固态储氢应用。
技术介绍
1、氢作为一种清洁且用途广泛的能源载体，作为应对气候变化和能源可持续性所带来的全球挑战的潜在解决方案，已经引起了广泛关注。氢在燃料电池、运输和工业流程中的应用有望彻底改变能源系统，减少温室气体排放和对化石燃料的依赖。然而，氢的高效储存仍然是其广泛应用的关键瓶颈。
2、固态储氢，尤其是金属氢化物储氢，因其体积和重力储氢能力高，且具有安全应用的潜力，提供了一种前景广阔的方法。在各种金属氢化物系统中，氢化镁(mgh2)已成为氢储存应用的理想候选材料。mgh2的理论储氢容量高达7.6wt％，原材料丰富，成本相对较低。此外，镁还具有无毒、不易燃、反应性低的特点，因此从安全角度考虑，镁是一种极具吸引力的储氢材料。然而，mgh2的实际应用面临着一些挑战，如缓慢的动力学和氢吸收和解吸所需较高的热力学。镁和氢之间的强化学键通常会导致纯mgh2的分解温度高于350℃，而氢化物中h原子缓慢的扩散速度也会导致mgh2的分解温度高于350℃。
3、为了克服这些挑战，人们采用了许多方法来提高氢储存镁氢化物的性能。目前，催化掺杂已成为一种强大而有效的策略。尤其是在过渡金属(如ni、ti和co)的装饰下，催化剂掺杂大多可在反应过程中形成中间相，从而降低mgh2的反应能垒，进一步促进氢的吸收和解吸。事实上，单一过渡金属的催化效果存在局限性，掺杂第二种过渡金属元素形成双金属催化剂可以弥补这一不足，实现协同效应，进一步提高储氢系统的催化效
4、针对以上问题，研发一种简单快速的方法合成分散良好且成分均匀的纳米催化剂对降低工艺成本和提升mgh2储氢性能是十分必要的。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种碳布负载镍钯纳米催化剂的制备方法及其固态储氢应用，以解决上述现有技术存在的问题。本专利技术针对催化剂制备过程中金属纳米颗粒容易团聚，成分偏析且制备复杂等缺点，提供一种碳布负载镍钯纳米催化剂的制备方法，以导电性良好的碳布为生长载体，然后采用钯镍双金属盐前驱体浸渍，通过接入强电流并快速升温、降温得到碳布均匀负载的镍钯纳米催化剂，本专利技术的方法可实现催化剂成分可控，进而在mgh2的储氢反应中发挥良好的催化活性，具体体现在吸放氢动力学和循环稳定性方面得到显著改善。
2、为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
3、本专利技术技术方案之一：提供一种碳布负载镍钯纳米催化剂的制备方法，包括以下步骤：
4、将碳布于镍钯双金属盐前驱体溶液中浸渍，浸渍结束后干燥，将得到的碳布在保护性气氛下通电处理，通电处理的同时依次进行热处理、冷却，得到所述碳布负载镍钯纳米催化剂。
5、作为本专利技术的进一步优选，所述镍钯双金属盐前驱体溶液中镍钯双金属的总浓度为0.05mol/l，镍和钯的摩尔比为0.9:0.1-0.25:0.75。
6、所述镍钯双金属盐前驱体溶液由钯盐和镍盐溶于溶剂中配制得到；所述钯盐为氯化钯、硝酸钯、硫酸钯中任意一种；所述镍盐为氯化镍、硝酸镍、硫酸镍中任意一种；
7、所述溶剂优选为乙醇基溶剂；更优选为乙醇与水体积比为48:2的溶剂。
8、作为本专利技术的进一步优选，所述热处理的方式为：在1300～1500℃保持30～120s；所述冷却的方式为：在5s内由1300～1500℃降温至室温。本专利技术所述室温为25℃。
9、作为本专利技术的进一步优选，所述通电处理采用直流电处理，电流强度为375a，脉冲周期为100ms，占空比为50％。
10、作为本专利技术的进一步优选，所述碳布经预处理；所述预处理的步骤包括：将所述碳布在氢压条件下，于100-300℃下处理0.5-1h。优选的，所述氢压采用的压力为2-4mpa。
11、本专利技术对碳布进行预处理能够去除碳布表面的杂质和亲水基团，防止在后续反应中影响催化剂的成分和性能；氢气气氛热处理能够将碳布表面基团彻底去除。
12、作为本专利技术的进一步优选，所述干燥的温度为80℃，时间为4-6h。
13、本专利技术的技术方案可实现镍钯纳米催化剂的快速制备，更进一步优选的技术方案步骤如下：
14、步骤一、将钯盐和镍盐按照摩尔比混合溶于乙醇基溶液中，溶液浓度为0.05mol/l，之后进行磁力搅拌(300～600r/min)，搅拌时间为4～6h，得到镍钯双金属盐前驱体溶液；
15、步骤二、将碳布用乙醇洗净静置晾干后，在2～4mpa氢压条件下，于100-300℃进行高温预处理0.5～1h；
16、步骤三、将预处理后的碳布剪成尺寸大小2cm×5cm的小块浸渍于镍钯双金属盐前驱体溶液中，之后在80℃下进行真空干燥处理，处理时间为4～6h；
17、步骤四、处理后的碳布用石墨片固定并通过两端的石墨电极连接；
18、步骤五、在保护气氛下接通电流(直流电，电流强度为375a，脉冲周期为100ms，占空比为50％)，在1300～1500℃下保持30～120s，之后在5s内由1300～1500℃降温至室温。
19、本专利技术技术方案之二：提供一种上述制备方法制备得到的碳布负载镍钯纳米催化剂。
20、本专利技术技术方案之三：提供上述碳布负载镍钯纳米催化剂在催化氢化镁储氢性能中的应用。
21、本专利技术技术方案之四：提供一种复合储氢系统，包含上述碳布负载镍钯纳米催化剂及氢化镁。
22、作为本专利技术的进一步优选，所述复合储氢系统由所述碳布负载镍钯纳米催化剂基氢化镁按照质量比25：75在保护气氛下混合球磨得到。
23、更优选的，混合球磨的球料比为40:1，球磨转速为400r/min，球磨时间为10h。
24、本专利技术公开了以下技术效果：
25、本专利技术采用碳载体热冲击法合成了平均尺寸在20～40nm，且分散均匀的碳布负载钯镍纳米催化剂。本专利技术的催化剂制备方法工艺简单、原料环保，易于规模化生产，在催化氢化镁固态储氢方面具有较高推广应用价值，此外，本专利技术制备的催化剂成分可控，为调控催化剂在实际中的储氢应用提供价值。
26、本专利技术制备的碳布负载钯镍纳米催化剂与氢化镁混合后形成复合储氢系统，可有效改善氢化镁的储氢性能，同时具有较高的循环稳定性，在新能源固态储氢领域具有广阔的应用前景。
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1.一种碳布负载镍钯纳米催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述镍钯双金属盐前驱体溶液中镍钯双金属的总浓度为0.05mol/L，镍和钯的摩尔比为0.9:0.1-0.25:0.75。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述浸渍密度为300～500μL/cm2；所述热处理的方式为：在1300～1500℃保持30～120s；所述冷却的方式为：在5s内由1300～1500℃降温至室温。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述通电处理采用直流电处理，电流强度为375A，脉冲周期为100ms，占空比为50％。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述碳布经预处理；所述预处理的步骤包括：将所述碳布在氢压条件下，于100-300℃下处理0.5-1h。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述干燥的温度为80℃。
7.如权利要求1-6任一项所述制备方法制备得到的碳布负载镍钯纳米催化剂。
8.如权利要求7所述的碳布负载
9.一种复合储氢系统，其特征在于，包含权利要求7所述的碳布负载镍钯纳米催化剂及氢化镁。
10.根据权利要求9所述的复合储氢系统，其特征在于，所述复合储氢系统由所述碳布负载镍钯纳米催化剂和氢化镁按照质量比25：75在保护气氛下混合球磨得到。
...【技术特征摘要】
1.一种碳布负载镍钯纳米催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述镍钯双金属盐前驱体溶液中镍钯双金属的总浓度为0.05mol/l，镍和钯的摩尔比为0.9:0.1-0.25:0.75。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述浸渍密度为300～500μl/cm2；所述热处理的方式为：在1300～1500℃保持30～120s；所述冷却的方式为：在5s内由1300～1500℃降温至室温。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述通电处理采用直流电处理，电流强度为375a，脉冲周期为100ms，占空比为50％。
5.根据权利要求1所...
【专利技术属性】
技术研发人员：李永涛，秦智康，李海文，斯庭智，柳东明，张庆安，
申请(专利权)人：安徽工业大学，
类型：发明
国别省市：
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