【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于储氢材料，涉及一种tife储氢合金，尤其涉及一种稀土复合的tife储氢合金及其制备方法与应用。
技术介绍
1、随着社会的不断发展，人类对于能源的需求与日俱增，传统化石燃料的消耗排放了大量的温室气体，寻找一种可替代的清洁能源成为共识。氢能是一种十分理想的二次能源，单位质量的热值是石油的三倍，自身燃烧后仅产生水，具有广阔的应用前景。在制氢、储氢和用氢三个环节中，储氢是氢能高效利用的关键。目前主要的储氢方式包括气态储氢、液态储氢、固态储氢和有机液体储氢。其中，固相储氢以合金储氢为主，氢气进入合金后以形成金属氢化物的方式储存，具有体积储氢密度高、能效高且安全性好的优点，但质量储氢密度相对较低。目前已开发了ab5型、ab型、ab2型和bcc型等多种合金储氢体系。其中，ab型储氢合金以tife合金为主。tife合金具有cscl结构，其理论储氢量为1.86wt.％，在常温常压条件下能够可逆储放氢，吸氢后主要形成tifeh1.04和tifeh1.90两种氢化物，具有双平台特征。tife储氢合金主要成分为ti和fe，自然资源丰富，成本低，具有广阔的应用前景。然而，tife储氢合金容易被氧化，在表面形成一层氧化层，阻碍了氢原子进入tife主相，导致tife合金常温条件下不能直接吸氢。在400℃和6.5mpa以上的高压环境下吸放数十次(活化数十次)后，tife合金才能够达到最大储氢量。此外，形成tife相的范围较窄，要求ti的范围在49.7-52.5at.％之间，偏离会形成非吸氢相和不可逆吸氢相，降低tife储氢合金的可逆储氢量。>
2、包括元素复合、球磨等在内的多种手段对tife合金进行改性，但并不能很好地兼顾活化性能和储氢量。如cn105132741a公开了一种风电储能用稀土-钛铁储氢合金及其制备方法，该合金由ti、fe、mn、多组元稀土及少量lani5合金构成，其化学式组成为ti1.1-xfe0.8mn0.2mx+ylani5，其中x为原子比，0＜x≤0.09，y为质量百分比，2％≤y≤8％，m代表多组元稀土m代表多组元稀土。尽管所述tife储氢合金能够在30℃条件下活化，但最大储氢量仅有1.73wt.％，距离tife合金理论储氢量还有很大差距；cn105779848a公开了一种钛铁基储氢合金，其化学通式为tife1-xmnycozcen，其中0<x≤0.20，y+z＝x，0<y≤0.15，0≤z≤0.08，0<n≤0.10。尽管所述tife储氢合金能够在80℃条件下活化两次后完全吸氢，但最大储氢量仅有1.78wt.％；cn116287825a公开了一种ni复合的tife储氢合金及其制备方法，采用tife合金与ni粉混合进行固相球磨，ni粉含量为0.5at-15at％。尽管所述tife储氢合金能够实现30℃条件下活化，但最大储氢量仅有1.76wt.％。
3、通过上述改性方法，tife储氢合金的活化性能得到了一定程度的改善，但均牺牲了部分储氢量。为了高储氢量，制备的tife储氢合金活化性能并不让人满意。如cn107523735a公开了一种添加co和y的tife储氢合金及其制备方法，化学式为tife0.86mn0.1co0.1-xyx，其中0.02≤x≤0.04，所述储氢材料在20℃储氢量能够达到1.95wt.％，但活化时需要在500℃条件下保持4小时。cn114671403a公开了一种ti-mn-fe储氢材料及其制备方法，该材料的化学方程式为ti0.8zr0.2mn0.92cr0.87fe0.21+xwt.％cu，其中x＝0-8，尽管所述储氢材料在25℃时储氢量能够达到1.93wt.％，但仍然需要150℃的高温条件。cn116053491a公开了一种燃料电池用高容量易活化re-ti-fe-mn基贮氢合金及制备方法，其化学式组成为ti1.1-xrexfe0.8mn0.2v0.05，其中x为原子比，x＝0，0.02，0.04，0.06，0.08。尽管所述tife储氢合金储氢量达到1.84wt.％，但仍需要在100℃的温度条件下活化。
4、现有技术中，tife储氢合金的储氢量和活化性能没有很好兼顾，在提高活化性能的时候会牺牲储氢量，而为了保证高储氢量活化条件也较为苛刻。因此需要提供一种储氢容量高且活化性能好的tife储氢合金。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种稀土复合的tife储氢合金及其制备方法与应用，储氢合金兼具高储氢量和良好的活化性能。
2、为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、第一方面，本专利技术提供一种稀土复合的tife储氢合金，所述tife储氢合金的组成化学式为tiafebvcnb0.03-cred，其中，0.52≤a≤0.62，0.45≤b≤0.50，0.01≤c≤0.03，0.01≤d≤0.04，re为ce、la、y或pr的任意一种或至少两种的组合。
4、本专利技术提供的tife储氢合金将稀土元素复合到tife合金中，稀土元素la、ce、y和pr具有相同的特殊4f电子结构和相对大的原子半径，在合金中能够优先吸氢膨胀，为氢原子进入tife合金内部提供通道，改善活化性能。金属v和nb加入后能够降低平台压，提高储氢量。调整ti、fe、v、nb和稀土元素的配比能够在保持高储氢量的同时，提高活化性能，使tife合金能够在25℃条件下直接吸氢。
5、其中，a为0.52-0.62，例如可以是0.52、0.53、0.54、0.55、0.56、0.57、0.58、0.59、0.60、0.61或0.62，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
6、b为0.45-0.50，例如可以是0.45、0.46、0.47、0.48、0.49或0.50，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
7、c为0.01-0.03，例如可以是0.01、0.015、0.02、0.025或0.03，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
8、d为0.01-0.04，例如可以是0.01、0.02、0.03或0.04，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。
9、re为ce、la、y或pr的任意一种或至少两种的组合，典型但非限制性的组合包括ce与la的组合，la与y的组合，y与pr的组合，ce、la与y的组合，la、y与pr的组合，或，ce、la、y与pr的组合。
10、第二方面，本专利技术提供一种第一方面所述的稀土复合的tife储氢合金的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
11、(1)按照tife储氢合金的组成化学式将金属原料混合进行熔炼，得到铸态合金；
12、(2)将步骤(1)所得铸态合金封装后进行退火。
13、本专利技术提供的制备方法简单，成本低，制得的储氢合金性能好，适合大规模制备。
14、优选地，步骤(1)所述熔炼的电流为100-200a，例如可以是100a、12本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种稀土复合的TiFe储氢合金，其特征在于，所述TiFe储氢合金的组成化学式为TiaFebVcNb0.03-cREd，其中，0.52≤a≤0.62，0.45≤b≤0.50，0.01≤c≤0.03，0.01≤d≤0.04，RE为Ce、La、Y或Pr的任意一种或至少两种的组合。
2.一种如权利要求1所述的稀土复合的TiFe储氢合金的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述熔炼的电流为100-200A。
4.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述熔炼的时间为150-300s。
5.根据权利要求2-4任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述熔炼在氩气气氛下进行。
6.根据权利要求2-5任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述熔炼的次数为3-7次。
7.根据权利要求2-6任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述退火的温度为800-1200℃；
8.根据权利要求2-7任一项所述的制备方法，其
9.根据权利要求2-8任一项所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
10.一种如权利要求1所述的稀土复合的TiFe储氢合金的应用，其特征在于，所述稀土复合的TiFe储氢合金用于固定式储氢装置和/或燃料电池汽车。
...【技术特征摘要】
1.一种稀土复合的tife储氢合金，其特征在于，所述tife储氢合金的组成化学式为tiafebvcnb0.03-cred，其中，0.52≤a≤0.62，0.45≤b≤0.50，0.01≤c≤0.03，0.01≤d≤0.04，re为ce、la、y或pr的任意一种或至少两种的组合。
2.一种如权利要求1所述的稀土复合的tife储氢合金的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述熔炼的电流为100-200a。
4.根据权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述熔炼的时间为150-300s。
5.根据权利要求2-4任一...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈庆军，李晨雨，马传明，
申请(专利权)人：中国科学院江西稀土研究院，
类型：发明
国别省市：
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