[发明专利]一种由FeV80中间合金制备的高容量钒基储氢合金

说明书

技术领域

本发明涉及一种钒基储氢合金，该合金以廉价的FeV80(V含量为78-82wt％)中间合金为原料，具有高的吸放氢容量和良好的活化性能，生产方法简单，在氢的存储和运输以及燃料电池等方面具有广泛的应用前景。

背景技术

随着石油危机以及环境污染的日趋严重，人们对加快了新的、清洁能源的开发。在众多新能源(包括氢能，太阳能，核能，水力，风能等)中，氢能作为未来能源中最重要的可再生清洁能源之一而受到格外重视。氢能利用的三大核心技术包括氢的制取、氢的储存及以氢为燃料的燃料电池。氢的储存是制约氢经济实现的主要障碍之一。目前储存氢气主要有3种方式：低温液氢储氢，高压储氢和储氢材料储氢。采用低温液氢储氢，氢气液化(-235℃)消耗的能量相当于被液化氢气能量的三分之一，液氢的汽化(特别是小的储罐)所带来的安全问题也值得关注。使得此技术在国际上并不被看好。高压储氢方式储氢量较少，使用过程中压降很大，控制较难，消耗的能量也较多。储氢材料储氢，是目前研究开发最为活跃的储氢技术。在众多的储氢材料中，储氢合金是研究最为成熟的储氢材料。

储氢合金主要有AB₅型、AB₂型、AB型、镁基储氢合金(包括A₂B型)和钒基BCC固溶体储氢合金。AB₅型储氢合金(以LaNi₅为代表)、AB₂型储氢(以ZrMn₂、TiMn₂为代表)及AB型储氢合金(以TiFe为代表)的吸放氢量均不足2.0wt％。Mg基储氢合金虽然具有很高的理论储氢量，最高可达7.6wt％，但是需要在较高的温度(300～400℃)下才能实现吸放氢，吸放氢温度过高，即使采用纳米结构化、纳米催化及纳米复合化等技术处理后，Mg储氢合金在室温下依然无法实现有效的吸放氢。钒基BCC固溶体储氢合金，室温下吸氢即可达到很高的储氢量(大于3.0wt％)，放氢时有效放氢量大于2.0wt％，具有广阔的应用前景。但是由于金属钒的价格太高(纯金属的价格超过200万/吨)，过高的成本制约该系列合金的应用。

1995年，Kei Nomura等[Kei Nomura，Etsuo Akiba，J.Alloys Comps，231(1995)513-517]首先报道了采用FeV80中间合金制备的Ti₄₀V_48.8Fe_11.2A_l3.5合金，该合金吸氢量达到3.5wt％，但是放氢量仅为0.5wt％。黄太仲等[Taizhong Huang，Zhu Wu，Baojia Xia，Jinzhou Chen，Xuebin Yu，Naixin Xu，Changwei Lu，Huimei Yu，.Tech Adv Mater，4(2003)491-494]报道TiCr_1.2(V-Fe)0.6合金，该合金吸氢量仅为3.2wt％，333K下放氢量为2.0wt％。可见，目前所报道采用FeV80中间合金制备的钒基BCC固溶体储氢合金吸放氢容量都较低。

发明内容

本发明目的在于解决钒基储氢合金高成本的问题，提供一种由FeV80中间合金制备的高容量钒基BCC固溶体储氢合金。

本发明是一种由FeV80中间合金制备的高容量钒基BCC固溶体储氢合金，其特征在于化学式为Ti(100-a-b-c-d-e-f-g)V_aCr_bFe_cAl_dRE_eM_f，式中15≤a≤60，3≤b≤50，0＜c≤20，0＜d≤5，0＜e≤5，0＜f≤5，a/c≤9，RE代表稀土金属元素La，Ce，Pr，Nd，Sm，Gd，Dy，Tb，Y中的一种或几种，M代表Zr，Mn，Co，Ni，C，Si中的一种或几种。本发明所述合金可通过电弧熔炼或感应熔炼制备，方法如下：原料为纯度在99.6％以上单质金属元素，以及含V量为78-82wt％的FeV80中间合金。按合金的化学计量比配料，采用电弧炉或中频感应炉熔炼，熔炼过程采用真空保护或高纯氩气保护；为保证合金的均匀性，真空电弧炉中熔炼的合金需要翻转熔炼3～5遍。熔炼所得的合金在1000℃～1500℃保温1min～50h，并随炉冷却。所得的合金去除表面的氧化皮之后，机械破碎至1毫米左右，取3克进行吸放氢测试。

附图说明