【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于储氢合金，涉及一种多元储氢合金及其制备方法。
技术介绍
1、氢能作为一种清洁高效的二次再生能源，具有高能量密度、清洁度和高效率等优点，在解决全球能源危机、气候变化和环境污染方面具有重要意义。多个国家和地区已经认识到氢能的重要性，并将氢能纳入国家能源战略。特别是近期能源价格飙升，人类可持续发展需要丰富、清洁的能源，并为未来全球能源储备提供了机遇。
2、氢能产业包括氢气的生产、储存、运输和应用。氢的储存和运输面临着巨大的挑战，主要归因于其独特的物理和化学性质。在标准大气压下，氢气的沸点是20k，在10-15mpa高压下，氢气会在50-70k液化，因此低温液态储氢成本高，在常温下也可以通过35-70mpa的高压将氢气压缩在耐压钢瓶中实现对氢气的储运，然而两种方式都不能实现低成本、高密度、大批量的氢气储运。
3、几十年来，研究人员发现一些固态材料可以对氢气吸附或者与氢原子反应生成氢化物而实现对氢气进行运输。目前，固态储氢材料可分为物理吸附型和化学吸附型，其中物理吸附型是在不破坏氢键的情况下依靠范德华力将氢分子吸附在多孔类材料基底上，例如金属有机框架、碳纳米材料以及沸石等；化学吸附类主要是通过金属原子与氢原子形成金属氢化物而实现对氢气的存储，主要可以分为稀土系储氢材料(镧镍系ab5合金和镧镁镍系超晶格结构合金)、钛系储氢材料(例ab型tife合金和ab2型timn2合金)、镁基储氢材料、钒基bcc储氢材料。
4、其中，纯钒可以在室温下实现3.8wt.％的高储氢容量，但纯钒金属价格昂贵，不适
5、因此，开发一种成本低、储氢容量高、可循环使用以及易活化的储氢合金及其制备方法，是本领域技术人员亟需解决的问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种多元储氢合金及其制备方法，通过对各原料组分进行优化设计以及对原料进行精炼，制得了成本低、储氢性能优良、活化性能好、平台滞后小、循环性能优异的多元储氢合金，所述制备方法简单易行，具有良好的工业化批量应用前景。
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，本专利技术提供了一种多元储氢合金，所述多元储氢合金的组成通式为tiacrbm1-a-bre；
4、其中，0.31≤a≤0.55，0.25≤b≤0.52；m包括v80fe、mo60fe、nb65fe、mn80fe、cr60fe或mo90nb中的任意一种或至少两种的组合；
5、以所述多元储氢合金的总质量为100wt.％计，所述多元储氢合金中re元素的质量含量为0-5wt.％。
6、本专利技术中，以所述多元储氢合金中tiacrbm1-a-b的质量为100wt.％计，所述多元储氢合金中re元素的质量含量为tiacrbm1-a-b的质量的0-5wt.％。
7、本专利技术在单一bcc结构的ti-cr-v基储氢合金基础上，第一，通过添加v80fe、mo60fe、nb65fe、mn80fe、cr60fe或mo90nb中间合金完全取代ti-cr-v中的v，无需使用昂贵纯v金属；第二，通过添加稀土元素，可降低活化温度，使储氢合金在常温下即可吸氢活化；第三，对各原料组分进行优化设计，实现了对固溶体晶体结构的调节和优化；所述多元储氢合金具有成本低、储氢密度高、常温易活化以及可批量制备等优点。
8、值得说明的是，所述多元储氢合金最大吸氢量达到了3.69wt.％，放氢平台压在0.01mpa-0.2mpa之间，放氢温度≤85℃时，0.1mpa以上有效放氢容量达到了2.55wt.％，经500次吸氢循环容量保持率仍可达到96.1％。
9、本专利技术中，所述多元储氢合金中按照原子占比计：0.31≤a≤0.55，例如可以是0.32、0.35、0.37、0.39、0.4、0.42、0.45、0.47、0.49、0.5、0.52或0.54等；所述多元储氢合金中按照原子占比计：0.25≤b≤0.52，例如可以是0.27、0.29、0.3、0.32、0.35、0.37、0.39、0.4、0.42、0.45、0.47、0.49、0.5或0.51等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值同样适用。
10、本专利技术中，所述多元储氢合金中m包括v80fe、mo60fe、nb65fe、mn80fe、cr60fe或mo90nb中的任意一种或至少两种的组合，其中所述组合典型但非限制性的有：v80fe和mo60fe的组合，nb65fe和mn80fe的组合或cr60fe和mo90nb的组合等。
11、本专利技术中，以所述多元储氢合金中tiacrbm1-a-b的质量为100wt.％计，所述多元储氢合金中re元素的质量含量为0-5wt.％，例如可以是0.5wt.％、1wt.％、1.5wt.％、2wt.％、2.5wt.％、3wt.％、3.5wt.％、4wt.％或4.5wt.％等，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。
12、作为本专利技术优选的技术方案，所述多元储氢合金中按照原子占比计：0.31≤a≤0.45，0.30≤b≤0.50。
13、本专利技术中，将多元储氢合金中ti/cr比控制在0.71-1范围内，可使储氢合金具有极高吸氢量的同时拥有适宜的平台压力。
14、优选地，以所述多元储氢合金中tiacrbm1-a-b的质量为100wt.％计，所述多元储氢合金中re元素的质量含量为0.05-2.0wt.％，例如可以是0.05wt.％、0.1wt.％、0.3wt.％、0.5wt.％、0.7wt.％、1wt.％、1.2wt.％、1.5wt.％、1.7wt.％或1.9wt.％等，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。
15、优选地，所述储氢合金中re包括y、ce、la、sm或nd中的任意一种或至少两种的组合，其中所述组合典型但非限制性的有：y和ce的组合，la和sm的组合或sm和nd的组合等。
16、优选地，所述储氢合金的晶体结构为体心立方结构(bcc)。
17、第二方面，本专利技术提供了一种第一方面所述的储氢合金的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
18、(1)将ti源、m源和re源进行精炼，然后进行第一酸洗；
19、(2)按照配方量混合cr源和步骤(1)所述第一酸洗后的原料，然后进行熔炼，得到铸态合金；
20、(3)将步骤(2)所得铸态合金依次进行热处理和淬火，得到所述多元储氢合金。
21、本专利技术通过对除cr源之外的原料进行精炼，然后酸洗去除表面氧化物，结合后续的熔炼、热处理等方法对材料进行物相调控，提高了所述多元储氢合金的容量，优化其循本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种多元储氢合金，其特征在于，所述多元储氢合金的组成通式为TiaCrbM1-a-bRE；
2.根据权利要求1所述的多元储氢合金，其特征在于，所述多元储氢合金中按照原子占比计：0.31≤a≤0.45，0.30≤b≤0.50；
3.一种权利要求1或2所述的多元储氢合金的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述Ti源的纯度≤98.5％，优选为95％-98.5％；
5.根据权利要求3或4所述的制备方法，其特征在于，所述第一酸洗包括在第一酸洗液中浸泡10-15min；
6.根据权利要求3-5任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述Cr源的纯度≥98％；
7.根据权利要求3-6任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述热处理前对步骤(2)所得铸态合金进行封管处理；
8.根据权利要求3-7任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述热处理包括依次进行第一升温和第二升温；
9.根据权利要求3-8任一项所述的制备
10.根据权利要求3-9任一项所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种多元储氢合金，其特征在于，所述多元储氢合金的组成通式为tiacrbm1-a-bre；
2.根据权利要求1所述的多元储氢合金，其特征在于，所述多元储氢合金中按照原子占比计：0.31≤a≤0.45，0.30≤b≤0.50；
3.一种权利要求1或2所述的多元储氢合金的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述ti源的纯度≤98.5％，优选为95％-98.5％；
5.根据权利要求3或4所述的制备方法，其特征在于，所述第一酸洗包括在第一酸洗液中浸泡10-15mi...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈庆军，李松松，胡华舟，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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