一种TiFe储氢合金及其制备方法技术

技术编号：41190919 阅读：3 留言：0更新日期：2024-05-07 22:21

本发明专利技术涉及储氢合金领域，特别涉及一种TiFe储氢合金及其制备方法，包括以下步骤：步骤一、按照合金组成为Ti<subgt;x</subgt;Fe<subgt;y</subgt;Mn<subgt;z</subgt;，式中1<x≤1.1;0.85≤y<1;0≤z≤0.1，将单质元素按比例称量，步骤二、原料置于真空感应熔炼炉中，在保护气氛下感应熔炼，破碎后得到合金粉末，步骤三、对合金粉末进行球磨处理，球磨转速为300～400转/分钟，在氩气气氛下球磨15‑30 min，运行模式为交替重启，每次运行15分钟后暂停1～2min分钟，如此交替运行，最终得到球磨产物。本发明专利技术有效改善TiFe合金的活化性能，在球磨过程中控制球磨时间，以减少对合金储氢容量的影响，采用本发明专利技术方法制备的钛锰系储氢合金，具有良好的活化性能，能够在室温下直接吸氢，合金最大吸氢量达1.7wt％以上。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及储氢合金领域，特别涉及一种tife储氢合金及其制备方法。

技术介绍

1、在全球节能减排的背景下，新能源领域成为了世界各国的关注焦点。氢能具有较高的能量密度、易于与其他能源相互转化，且不产生温室气体和环境污染的绿色能源，因此是一种理想的能源载体。氢能的产业链包括氢气的制—储—输—用，如何安全高效的储氢是目前的一大挑战。氢气的储存方式有气态储氢，液态储氢，固态储氢三种。气态储氢的体积储氢密度相对较低，易燃，易扩散，易爆炸；液态储氢是指将氢液化，增加了能量消耗和成本，费用高；固态储氢具有储氢容量高、工作压力低、安全性能好等优势。在目前的固态储氢体系中，基于金属氢化物的固态储氢具有安全性高、储氢容量高等优势。

2、根据储氢合金中组分的比例和化学计量比可分为：ab5型储氢合金、ab2型、ab型和a2b型储氢合金等。tife合金作为一种极具大规模工业化应用前景的储氢材料，属于ab型储氢合金的典型代表。存在的问题是：1、活化过程复杂，且易受空气毒化形成稳定的表面氧化物层，阻碍h原子向合金基体的扩散，导致吸氢动力学缓慢。2、活化方式多采用623k、5mpa以上氢压反复吸放氢循环，通过高温高压的反复作用去除表面钝化层，但过程能耗高、安全性低。这些问题阻碍了tife合金的大规模工业化生产，同时也限制了商业化应用。

3、综上所述，不断优化改善tife合金活化性能和储氢容量的方法，成为本领域科研人员的重点研究方向。

技术实现思路

1、本专利技术的目的在于提供一种tif

2、为达到上述目的，本专利技术通过以下技术方案实现：一种tife储氢合金的制备方法，包括以下步骤：

3、步骤一、按照合金组成为tixfeymnz，式中1<x≤1.1；0.85≤y<1；0≤z≤0.1，将单质元素按比例称量，

4、步骤二、原料置于真空感应熔炼炉中，在保护气氛下感应熔炼，破碎后得到合金粉末，

5、步骤三、对合金粉末进行球磨处理，球磨转速为300～400转/分钟，在氩气气氛下球磨15-30min，运行模式为交替重启，每次运行15分钟后暂停1～2min分钟，如此交替运行，最终得到球磨产物。

6、进一步的，上述步骤二中，真空感应熔炼炉抽真空至真空度低于3.5×10-3pa，在-0.05mpa的保护气氛下进行感应熔炼，得到合金铸锭；破碎前，先对合金铸锭表面进行打磨，去除表面氧化层，随后将合金铸锭在空气中进行机械破碎，过筛，得到100-200目的合金粉末。

7、进一步的，上述步骤二中的保护气氛是氢气。

8、进一步的，上述步骤二中感应熔炼的功率为7～15kw。

9、进一步的，上述球料比为20:1～40:1。

10、上述制备方法制得的tife储氢合金。

11、进一步的，上述制备方法制得的ti53fe47。

12、进一步的，上述制备方法制得的ti51fe46mn3。

13、与现有技术相比，本专利技术具有以下优点和有益效果：

14、(1)本专利技术的制备方法是在保护气氛下，通过感应熔炼得到合金，后续通过球磨与材料的反复碰撞去除材料表面的氧化层，可有效改善tife合金的活化性能。

15、(2)本专利技术在球磨过程中严格控制球磨时间和转速，以减少对合金储氢容量的影响，这是因为球磨虽然有利于tife合金的活化，但过长的球磨时间会导致储氢容量的降低。

16、(3)本专利技术添加锰元素，能够使合金更加容易活化且储氢容量有所增加。本专利技术产物具有良好的活化性能且活化过程简单，同时安全性高，能够在室温下直接吸氢，合金最大吸氢量达1.7wt％以上。

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【技术保护点】

1.一种TiFe储氢合金的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种TiFe储氢合金的制备方法，其特征在于：所述步骤二中，真空感应熔炼炉抽真空至真空度低于3.5×10-3Pa，在-0.05 MPa的保护气氛下进行感应熔炼，得到合金铸锭；粉碎前，先对合金铸锭表面进行打磨，去除表面氧化层，随后将合金铸锭在空气中进行机械破碎，过筛，得到小于100-200目的合金粉末。

3.根据权利要求1或2所述的一种TiFe储氢合金的制备方法，其特征在于：所述步骤二中的保护气氛是氢气。

4.根据权利要求3所述的一种TiFe储氢合金的制备方法，其特征在于：所述步骤二中感应熔炼的功率为7～15kW。

5.根据权利要求4所述的一种TiFe储氢合金的制备方法，其特征在于：所述球料比为20:1～40:1。

6.根据权利要求1所述的制备方法制得的TiFe储氢合金。

7.根据权利要求6所述的制备方法制得的Ti53Fe47。

8.根据权利要求6所述的制备方法制得的Ti51Fe46Mn3。

【技术特征摘要】

1.一种tife储氢合金的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种tife储氢合金的制备方法，其特征在于：所述步骤二中，真空感应熔炼炉抽真空至真空度低于3.5×10-3pa，在-0.05 mpa的保护气氛下进行感应熔炼，得到合金铸锭；粉碎前，先对合金铸锭表面进行打磨，去除表面氧化层，随后将合金铸锭在空气中进行机械破碎，过筛，得到小于100-200目的合金粉末。

3.根据权利要求1或2所述的一种tife储氢合金的制备方法，其特征在于：...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔文岗，石航燕，高帆，王珂，高勇，王新强，戚甫来，潘洪革，
申请(专利权)人：西安工业大学，
类型：发明
国别省市：

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