【技术实现步骤摘要】
本申请涉及水解产氢材料，且特别涉及一种水解产氢材料及其制备方法。
技术介绍
1、石油等传统资源的枯竭，引起了对太阳能、氢能、风能等绿色能源的开发和利用。氢能具有来源广泛、清洁环保、可储存和可再生等优点，是最具发展潜力的绿色能源。传统制氢法主要分为矿物燃料制氢和电解水制氢。其中矿物燃料制氢存在工艺落后、经济效益差、污染严重等问题，且矿物燃料是较缺乏的一次能源，仍存在资源枯竭的问题。而电解水制氢的主要问题在于氢气需要用电解装置制备，采用高压氢气罐储运，在灵活用氢的场合使用受限制。
2、采用金属氢化物、硼氢化物与水反应制备氢气的技术逐渐兴起，但是由于反应物制备方法复杂，成本昂贵等原因限制了该技术的发展。采用活泼金属如镁、锌、铝等与水发生水解反应制氢引起了广泛关注。活泼金属mg可以在常温下与水反应产生氢气，但是反应之后在mg的表面生成难溶的mg(oh)2，阻止了反应进一步进行，因而不能直接用来制氢。zn只能在粉末状态并加热的情况下与水蒸气反应产生氢气。
3、金属铝与水反应制取氢气具有原料来源广泛，价格低廉等特性，且反应过程中不产生含碳和含氮的有害物质，环境友好。金属铝虽然具有很高的反应活性，但是金属铝与水反应表面会迅速生成致密的氧化膜al2o3，阻碍金属铝与水的进一步反应。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本申请实施例的目的包括提供一种与水反应制氢活性高且减小粉尘污染和粉尘爆炸风险的水解产氢材料及其制备方法。
2、第一方面，本申请实施例提供了一种水
3、熔点不大于350℃的低熔点共晶合金附着在金属铝的晶界处，低熔点共晶合金与铝不发生合金反应；且低熔点共晶合金在晶界处与金属铝构成微电偶，使吸附的水分子被电离，h+离子接收电子变成氢气并被释放出来，形成细小的氢气泡；oh-离子在极化作用下在低熔点共晶合金附近的界面聚集，造成局部oh-浓度的上升，发生点蚀效应，水不断沿着反应界面渗透与铝接触，从而使水分子与金属铝的反应持续进行，提高铝与水反应制氢活性。
4、在本申请的部分实施例中，低熔点共晶合金由包括以下至少两种金属单质形成：锂、铋、锡、锌和铟。选取锂、铋、锡、锌和铟，既可以形成低熔点共晶合金，又对环境友好。
5、第二方面，本申请实施例提供了一种如第一方面提供的水解产氢材料的制备方法，制备方法包括：先将至少两种金属单质混合熔炼成合金熔体，冷却后破碎为合金块体与铝混合熔炼，采用高压气体冷却分散后制成合金粉体。
6、先将至少两种金属单质混合熔融、冷却并破碎形成合金块体，再和铝一起熔融，可以加快合金均匀化时间，防止低熔点合金在高温下挥发导致合金整体成分发生偏离。同时，采用高压气体快速冷却分散制成合金粉体，使高温熔融状态的铝快速冷却固化，在冷却过程中与低熔点合金发生分离，低熔点合金聚集在金属铝的晶界处形成低熔点共晶合金。
7、在本申请的部分实施例中，采用高压气体冷却分散包括：采用压力为8-18mpa的气体冷却分散。一定压力的气体可以对混合熔体冷却，使高温熔融状态的铝快速冷却固化，在冷却过程中与低熔点合金发生分离，低熔点合金聚集在金属铝的晶界处形成低熔点共晶合金。
8、在本申请的部分实施例中，制备方法还包括：将得到的合金粉体在不高于350℃压铸成合金铸块。低熔点共晶合金利于压铸，低温压铸成合金铸块，压铸时可以使低熔点共晶合金在铝的晶界处延展扩散，在铝表面分布更均匀，且能够使铝金属产生更多的微裂纹从而让水分子更容易渗透进去与铝发生反应；且压铸成合金铸块能够避免粉体状态合金在使用时的粉尘污染和粉尘爆炸风险。同时，低温压铸可以让低熔点的共晶合金仍然处于金属铝的晶界处，不与铝生成新的合金相。
9、在本申请的部分实施例中，压铸的条件为：压铸压力5-15t，压铸温度100-350℃，压铸时间为30-50s。
10、在本申请的部分实施例中，制备方法包括以下具体步骤：
11、s1:将至少两种金属单质按质量百分比计算配料，混合熔炼成均匀合金熔体；
12、s2:将步骤s1得到的合金熔体冷却后破碎为合金块体，按质量百分比计算称取铝，和破碎的合金块体一起混合熔炼到完全熔融状态；
13、s3:将步骤s2的完全熔融状态的合金，采用压力为8-18mpa的气体进行冷却分散后制成合金粉体材料；
14、s4:将步骤s3得到的合金粉体材料采用压铸机于压力5-15t、温度100-350℃压铸30-50s，制成合金铸块。
15、在本申请的部分实施例中，步骤s1中的熔炼条件包括：10-2pa的真空下高频加热至200-450℃，并搅拌保温5-10min。形成低熔点共晶合金的各金属单质的熔点均较低，在200-450℃将至少两种低熔点金属单质快速混合熔炼。
16、在本申请的部分实施例中，步骤s2中的熔炼条件包括：10-2pa的真空下高频加热至800-1300℃，并搅拌保温5-10min。铝的熔点较高，将至少两种低熔点金属单质混合熔融、冷却并破碎形成的合金块体与铝在800-1300℃混合熔炼，目的是加快合金熔融均匀化时间，防止低熔点合金在高温下挥发导致合金整体成分发生偏离。
17、在本申请的部分实施例中，压力为8-18mpa的气体包括纯度≥99.9％的氮气或氩气，避免铝和低熔点共晶合金被氧化。
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1.一种水解产氢材料，其特征在于，所述水解产氢材料由包括以下质量百分比的组分制成：铝70％-95％和低熔点共晶合金5％-30％；所述低熔点共晶合金附着在金属铝的晶界处，所述低熔点共晶合金的熔点不大于350℃。
2.根据权利要求1所述的水解产氢材料，其特征在于，所述低熔点共晶合金由包括以下至少两种金属单质形成：锂、铋、锡、锌和铟。
3.一种如权利要求1或2所述的水解产氢材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：先将至少两种金属单质混合熔炼成合金熔体，冷却后破碎为合金块体与铝混合熔炼，采用高压气体冷却分散后制成合金粉体。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述采用高压气体冷却分散包括：采用压力为8-18MPa的气体冷却分散。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括：将得到的合金粉体在不高于350℃压铸成合金铸块。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述压铸的条件为：压铸压力5-15T，压铸温度100-350℃，压铸时间为30-50s。
7.根据权利要求4-6中
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中的熔炼条件包括：10-2Pa的真空下高频加热至200-450℃，并搅拌保温5-10min。
9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中的熔炼条件包括：10-2Pa的真空下高频加热至800-1300℃，并搅拌保温5-10min。
10.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述压力为8-18MPa的气体包括纯度≥99.9％的氮气或氩气。
...【技术特征摘要】
1.一种水解产氢材料，其特征在于，所述水解产氢材料由包括以下质量百分比的组分制成：铝70％-95％和低熔点共晶合金5％-30％；所述低熔点共晶合金附着在金属铝的晶界处，所述低熔点共晶合金的熔点不大于350℃。
2.根据权利要求1所述的水解产氢材料，其特征在于，所述低熔点共晶合金由包括以下至少两种金属单质形成：锂、铋、锡、锌和铟。
3.一种如权利要求1或2所述的水解产氢材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：先将至少两种金属单质混合熔炼成合金熔体，冷却后破碎为合金块体与铝混合熔炼，采用高压气体冷却分散后制成合金粉体。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述采用高压气体冷却分散包括：采用压力为8-18mpa的气体冷却分散。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘洪新，
申请(专利权)人：上海氢栖科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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