【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种含有稀土元素ce的ti-mn基储氢合金的制备方法，属于储氢合金材料及其制备。
技术介绍
1、能源作为人类社会生活、发展以及建设的必要基础，随着时间的增长，也必然需要更多的能量来源。但随着传统化石能源储量急剧减少以及其燃烧后显著增加的温室气体造成不利的的气候变化。如何获得绿色环保的能源已成为全世界共同关注的焦点。氢能，作为一种清洁且可再生的能源，在解决当今能源问题中担当着重要角色。它不仅来源丰富、环境友好，还具备高燃烧能量和高效能量转换效率。此外，氢能作为一种高效的储能介质，其优势明显。因此，氢能被广泛视为未来能源解决方案中的一员佼佼者，是潜在的替代燃料之一。作为氢能发展重要一环，氢的存储是目前急需解决的关键技术之一。固态储氢合金由于具有体积储氢密度高、操作简便、且兼具高安全性和低成本等优势，具有大规模应用前景。
2、在众多储氢合金中，ti-mn基储氢合金不仅具有较好的储氢容量（2wt.%）、良好的吸放氢动力学性能、活化后室温下可以可逆地吸/放氢和较低廉的成本被认为是未来可实现大规模应用的储氢合金之一。但ti-mn基合金仍存在一些问题限制其应用发展，例如：合金的活化、抗毒化以及循环性能受限等问题。以传统的timn2合金的活化过程为例：传统的timn2合金的活化过程需将合金破碎后，在高温高氢压（300400℃、68mpa）下经过十几次吸放氢循环之后，合金才能被活化。这无疑对于此类合金的大规模应用带来了限制。为了解决此类基合金存在的问题，研究者们进行了不断的探索。
3、cn109957699
4、cn117265306 a公开一种ti-mn基储氢合金及其制备方法。将金属锰和金属铬制备成锰铬中间合金，再利用锰铬中间合金制备ti-mn基储氢合金，制得最终ti-mn基合金化学式为：tixzr1-xmnacrbfec式i；式i中：0.8≤x＜1，0.95≤a≤1.55，0.75≤b≤0.95，0＜c≤0.3，1.8≤a+b+c≤2.2。虽能够降低储氢合金的氧含量，提高储氢合金的金属收率和良好的活化性能。但工序复杂，需将合金多次熔炼且合金最大吸氢量较低，在25 ℃下合金最大储氢量小于1.8 wt.%，仍与理论值有一定距离。
5、cn113718153 a公开一种ti-mn基储氢合金及其制备方法其特征在于，所述稀土储氢合金的组成通式为：tizzr1-zcrxmn2-xmy，其中0.6≤x≤1.5，0.01≤y≤0.05且0.5≤z≤0.8；m包括稀土元素。通过使用稀土元素对ti-mn基合金进行掺杂，制得的稀土储氢合金的吸氢量≥1.90 wt.％，放氢量≥1.80 wt.％，并且活化性能得到了良好改善，但所描述的制备工艺过于复杂并且每一实施例的熔炼次数过多且不统一，这无疑为未来工业生产带来不便。同时，在其所公开对于合金活化的描述中提到的氢压过高(≥5 mpa)，并在活化过程的描述中提到通入氢后，需将其放入水槽进行急冷吸氢，随后放氢，方可得到所述活化型稀土储氢合金。此过程过于复杂且需配套使用水槽仪器，这可能对未来工业生产应用带来诸多不便。
6、因此，克服上述现有技术中存在的问题，提供一种具有大规模工业推广可行性且可作为未来氢气储存和运输的理想储氢材料是十分必要的。
技术实现思路
1、本专利技术为了解决现有储氢材料的活化、储氢量和循环性能受限等问题，提供一种含有稀土元素ce的ti-mn基储氢合金的制备方法。
2、本专利技术的技术方案：
3、本专利技术的目的之一是提供一种ti-mn基储氢合金的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
4、（1）按照储氢合金的合金组成称量各金属单质；
5、（2）将步骤（1）称量的所有原料混合均匀后放入坩埚中，抽真空使熔炼炉内的气压达到2×10-3pa，充入氩气，反复洗炉3次，再充入氩气进行多次熔炼，熔炼完成后冷却凝固得到ti-mn基储氢合金。
6、进一步限定，（1）中额外添加占比原料中mn金属单质5 wt.%的mn金属单质。
7、进一步限定，（1）中洗炉时充入氩气使熔炼炉内压力达到-0.05 mpa。
8、进一步限定，（2）中熔炼电流为90~150 a。
9、进一步限定，（2）中熔炼次数为5次。
10、本专利技术的目的之而是提供一种上述制备方法得到的含有稀土元素ce的ti-mn基储氢合金，该储氢合金系ti-mn基ab2型储氢合金，该储氢合金组成为ti0.8−xzr0.2mn0.92cr0.87fe0.21cex或ti0.8zr0.2−ymn0.92cr0.87fe0.21cey，其中0≤x<0.2，0≤y<0.1。
11、进一步限定，合金组成为：ti0.8zr0.2mn0.92cr0.87fe0.21。
12、进一步限定，合金组成为：ti0.72zr0.2mn0.92cr0.87fe0.21ce0.08。
13、进一步限定，合金组成为：ti0.64zr0.2mn0.92cr0.87fe0.21ce0.16。
14、进一步限定，合金组成为：ti0.8zr0.18mn0.92cr0.87fe0.21ce0.02。
15、进一步限定，合金组成为：ti0.8zr0.16mn0.92cr0.87fe0.21ce0.04。
16、有益效果：
17、本专利技术使用稀土元素ce对ti-mn基ab2型储氢材料tizrmncrfe合金的a侧ti/zr进行替代改性，改性后的储氢合金不仅储氢性能得到了良好改善，活化性能和循环性能也得到了提升。实验结果表明，本专利技术制备的储氢材料吸放氢平台压较适宜，吸放氢平台斜率较小，且循环性能较优异，具体的在25℃时，合金最大储氢量≥1.97 wt.%；有效储氢容量≥1.84 wt.%。同时，稀土ce元素价格相对低廉，有效控制了合金成本。此外，本专利技术提供的含有稀土元素ce的ti-mn基储氢合金的制备设备均为有色金属冶炼企业常见设备，且制备工艺简单稳定，易于大规模工业推广，制备得到的ti-mn基储氢合金有望成为未来以氢为原料的储存、运输、氢燃料电池以及氢能源发动机等应用方面的优秀储氢合金。
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1.一种含有稀土元素Ce的Ti-Mn基储氢合金的制备方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，（1）中额外添加占比原料中Mn金属单质5 wt.%的Mn金属单质。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，（2）中熔炼电流为90~150 A。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，（2）中熔炼次数为5次。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，制备得到的含有稀土元素Ce的Ti-Mn基储氢合金，系Ti-Mn基AB2型储氢合金，组成为Ti0.8−xZr0.2Mn0.92Cr0.87Fe0.21Cex或Ti0.8Zr0.2−yMn0.92Cr0.87Fe0.21Cey，其中0≤x<0.2，0≤y<0.1。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，含有稀土元素Ce的Ti-Mn基储氢合金组成为：Ti0.8Zr0.2Mn0.92Cr0.87Fe0.21。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，含有稀土元素Ce的Ti-Mn基储氢合金组成为：Ti0.7
8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，含有稀土元素Ce的Ti-Mn基储氢合金组成为：Ti0.64Zr0.2Mn0.92Cr0.87Fe0.21Ce0.16。
9.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，含有稀土元素Ce的Ti-Mn基储氢合金组成为：Ti0.8Zr0.18Mn0.92Cr0.87Fe0.21Ce0.02。
10.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，含有稀土元素Ce的Ti-Mn基储氢合金组成为：Ti0.8Zr0.16Mn0.92Cr0.87Fe0.21Ce0.04。
...【技术特征摘要】
1.一种含有稀土元素ce的ti-mn基储氢合金的制备方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，（1）中额外添加占比原料中mn金属单质5 wt.%的mn金属单质。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，（2）中熔炼电流为90~150 a。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，（2）中熔炼次数为5次。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，制备得到的含有稀土元素ce的ti-mn基储氢合金，系ti-mn基ab2型储氢合金，组成为ti0.8−xzr0.2mn0.92cr0.87fe0.21cex或ti0.8zr0.2−ymn0.92cr0.87fe0.21cey，其中0≤x<0.2，0≤y<0.1。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，含有稀土元素ce的ti...
【专利技术属性】
技术研发人员：尹东明，程勇，乔文锋，王春丽，黄湃，王照民，王立民，
申请(专利权)人：中国科学院长春应用化学研究所，
类型：发明
国别省市：
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