一种镁银储氢材料的制备方法技术

本发明专利技术提供一种镁银储氢材料的制备方法，属于储氢材料技术领域。首先通过感应熔炼镁银合金，其中含Mg摩尔比75~80%，剩余为Ag，在熔炼时对Mg多添加8－10wt.%的烧损；熔炼合金经300℃，6小时退火后于手套箱中磨成100目的粉末，在粉末中添加5wt.%的TiF3后于球磨罐中球磨30小时得到镁银储氢材料。本发明专利技术方法具有：减少原材料及能源消耗、制备过程简单、时间短易控制等优点，本发明专利技术方法所制备的镁银储氢材料具有：储氢量较高、吸放氢速率快和循环稳定性高等特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于储氢材料
，具体涉及。
技术介绍
储氢材料是在一定温度和氢气压力下，能可逆地大量吸收、储存和释放氢气的物质，具有贮氢量大、无污染、安全可靠、可重复使用等特点。储氢材料种类繁多，由于制备技术和工艺的成熟，其中储氢合金已成为目前应用最为广泛的储氢材料。在金属和合金中，单质Mg储氢容量高，其氢化物MgH2的储氢量达7. 6 wt. %，并且具有资源丰富、价格低廉、质量轻等优点。因此，Mg及Mg基合金被认为是最有希望的燃料汽车等用的储氢材料。就目前而言，Mg与Mg基储氢合金离实用化还有一定的距离。这主要是因为(I)该类合金吸放氢热力学性能差，通常需要在350 °C左右才能有效吸放氢；(2)吸放氢速度较慢，即吸放氢动力学性能差；(3)活化困难以及循环寿命低。研究表明采用合金化的方法生成Mg的金属化合物可以在一定程度上改善Mg基合金的吸放氢性能。目前采用的合金化元素主要有N1、Al、Si和Ge等。一般人们采用普通熔炼的方法制备Mg-Ni和Mg-Al储氢合金。其中Mg2Ni合金具有3. 6 wt%的储氢容量以及较合适的吸放氢热力学和动力学性能而被人们广泛关注。然而，由于Mg具有蒸汽压低的特性，Mg和Ni的熔点相差大(相差800 °C)，通过熔炼存在烧损大且工艺不易控制的特点。基于上述原因，通过熔炼制备Mg-Si和Mg-Ge储氢合金还未见报道。通过球磨MgH2和Si或 Ge在放氢时生成Mg2Si或Mg2Ge可以降低放氢温度，然而该体系在目前的技术条件下是不可逆的 L/ J- Vajo, F. Mertens, C. C. Ahn, R. C. Bowman and B. Fultz, J. Phys. Chem. B，108 (2004) , 13977；G. S. Walker, M. Abbas, D. M. Grantand C. Udeh, Chem. Conrnun., 47 (2011) , 8001.];此外，MgH2的使用大大增加了成本。 综上所述，寻找性能优良、能与Mg形成合金化并且制备工艺简单的新体系是Mg基储氢合金应用的关键所在。在Mg-Ag合金体系中有多种金属化合物存在,按照合金体系中吸氢元素Mg的储氢量计算,其中Mg3Ag和Mg4Ag可能具有2. 5 wt%以上的储氢量。然而， 目前未见国内外有该类储氢合金体系的报道。本专利技术首次通过熔炼的方法制备了含Mg摩尔比75 80%的Mg-Ag 二元合金。由于Mg、Ag熔点相差较小(相差300 V )，并且Mg3Ag和 Mg4Ag具有较低的熔点(低于500 °C)，故该合金体系熔炼烧损少、简单易控制。研究发现该类合金均由多相组成，具有良好的可逆吸放氢性能。为了进一步提高其吸放氢热力学和动力学性能，本专利技术将熔炼合金球磨产生非晶化并添加少量催化剂。该方法起到了良好的效果，该类合金与已应用的Mg及Mg基合金相比具有无需储氢活化、吸放氢速度快和循环稳定性高的特点，具有较好的应用前景。
技术实现思路
针对现有技术存在的上述技术问题，本专利技术提供。 该制备方法简单，成分均匀可控，储氢性能优良特别是具有无须储氢活化、吸放氢速度快和循环稳定性高的优良特性。本专利技术所提供具体步骤如下(1)按镁银储氢材料的成分称取一定量的Mg和Ag原料，所述Mg和Ag原料的纯度均不低于99. Owt. %，其中含Mg的摩尔比75 80%，其余为Ag，对所述Mg元素添加8 IOwt. %的烧损，然后采用感应熔炼炉熔炼制得镁银合金；(2)将步骤(I)得到的镁银合金于普通真空退火炉中300°C退火6小时，用砂轮机除去退火合金表面的氧化皮后于手套箱中研磨成100目的镁银合金粉末；(3)在步骤(2)制得的100目镁银合金粉末中加入TiF3后一并充入2atm氩气的球磨罐中球磨30h得到目标产品镁银储氢材料，所加TiF3为所述镁银储氢材料的5wt. %，所加 TiF3的纯度为99. 9wt. %，其中球料比为20:1，球磨机转速为300 rpm。本专利技术具有以下特点1、该合金体系的选择降低了合金原料间的熔点差和合金相的熔点，在合金熔炼过程中操作简单易控制、降低了 Mg的烧损、降低了熔炼和退火温度。因此，合金熔炼和退火过程中降低了原材料和能源的消耗。、该类合金球磨制备非晶合金粉末时间短，工艺简单易操作。、经球磨制备的非晶合金具有无需储氢活化、吸放氢速率快、循环稳定性高的特附图说明图1为镁银熔炼退火合金及添加TiF3球磨合金的X射线衍射图谱。 其中图1(a)为熔炼退火态Mg4Ag合金的X射线衍射图。图1(b)为球磨Mg4Ag非晶合金的X射线衍射图。图1 (c)为熔炼退火态Mg3Ag合金的X射线衍射图。图2为添加TiF3球磨镁银合金在300 °C，3MPa起始氢压下的吸氢活化曲线。图3 为添加TiF3球磨镁银合金在300 °C吸放氢动力学曲线及球磨MgH2在300 °C放氢动力学曲线对比图。图4为添加TiF3球磨镁银合金在300 °C，3MPa起始氢压下的吸氢循环曲线。具体实施方式实施例1 :将总重量大约为30克的摩尔比为4:1的Mg块(纯度99%，对于Mg块多添加8%的烧损)和Ag片(纯度为99. 5 %)放入铜坩埚中，然后于15 Kff功率下感应熔炼2 次得到熔炼的Mg4Ag合金,合金于普通真空退火炉中300 °C退火6小时,该合金由Mg4Ag、 Mg54Ag17以及少量的Mg多相组成(见图1(a))。用砂轮机除去退火合金表面氧化皮后于手套箱中研磨成100目的合金粉末，在合金粉末中按镁银储氢材料的5wt. %加入TiF3 (纯度 99.9 wt. %)于充入2 atm IS气的球磨罐中球磨30 h得到非晶合金(见图1(b));其中球料比为20:1，球磨机转速为300 rpm。球磨后的合金粉末直接作为储氢材料使用，经测试发现其具有良好的储氢性能。该合金粉末无需吸放氢活化，首次就可吸氢达到饱和，吸氢容量为2.82 wt% (见图2)。比较纯Mg和Mg2Ni合金5 10次的吸放氢循环活化，该合金体系具有十分优异的活化性能(无需活化处理)。在300 °C时具有优良的吸放氢动力学性能，其在10分钟内吸氢基本饱和；在20分钟内放氢接近结束，40分钟放氢量达2. 62 wt%,而经相同工艺球磨的商业MgH2在40分钟内只放1. 86 wt%的氢气(见图3)。该球磨合金粉末经过了 300 °C、3MPa起始氢压下吸氢I小时后在300 °C真空中放氢2小时的30次循环测试， 其第30次的吸氢容量为2. 56 wt%, 30次循环保持率(第30次吸氢量与第一次吸氢量之比) 为91% (见图4),与Mg和Mg基合金的循环稳定性相比该合金具有优良的循环稳定性。 实施例2 :将总重量大约为30克的摩尔比为3:1的Mg块(纯度99%，对于Mg块多添加8%的烧损)和Ag片(纯度为99. 5 %)放入铜坩埚中，然后于15 Kff功率下感应熔炼2 次得到熔炼的Mg3Ag合金,合金于普通真空退火炉中300 °C退火6小时,该合金由Mg3Ag和 Mg54Ag17相组成(见图1(c))。用砂轮机除去退火合金表面氧化皮后于手套箱中研磨成100 目的合金粉末，在合金粉末中按镁银储氢材料的5wt. %加入TiF3 (纯度99本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种镁银储氢材料的制备方法，其特征在于该制备方法具体步骤如下：(1)?按镁银储氢材料的成分称取一定量的Mg和Ag原料，所述Mg和Ag原料的纯度均不低于99.0wt.%，其中含Mg的摩尔比75~80%，其余为Ag，对所述Mg元素添加8~10wt.%的烧损，然后采用感应熔炼炉熔炼制得镁银合金；(2)?将步骤（1）得到的镁银合金于普通真空退火炉中300?℃退火6小时，用砂轮机除去退火合金表面的氧化皮后于手套箱中研磨成100目的镁银合金粉末；（3）在步骤（2）制得的100目镁银合金粉末中加入TiF3后一并充入2?atm?氩气的球磨罐中球磨30h得到目标产品：镁银储氢材料，所加TiF3为所述镁银储氢材料的5wt.%，所加TiF3的纯度为99.9wt.%，其中球料比为20:1，球磨机转速为300?rpm。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：斯廷智，张江波，柳东明，张庆安，
申请(专利权)人：安徽工业大学，
类型：发明
国别省市：