[发明专利]一种双级金属氢化物氢压缩机第一级用的贮氢合金

说明书

技术领域

本发明涉及一种稀土系贮氢合金，提供一种适用于双级金属氢化物氢压缩机第一级用的贮氢合金。更确切的说，本发明通过在LaNi₅合金中添加Y、Nd、Mn、Al和Zr等元素，来改善合金的综合贮氢性能，从而使这种材料可以作为双级金属氢化物氢压缩机第一级用的合金，属于贮氢合金领域。

背景技术

能源短缺以及矿物燃料燃烧引起的环境污染问题日益严重，而氢作为一种清洁的可再生的二次能源，而被广泛的应用。但氢能的储存和运输仍是制约氢能发展的关键问题。不同应用领域采用不同纯度和压力的氢源，但多数场合采用压缩氢。随着轻质高压贮氢容器的发展，对压缩机提出了更高的要求。传统的压缩方法是采用往复式机械压缩机，它们不但能耗高而且有磨损、振动大、噪声高。另外，这类压缩机不具备氢气的提纯功能。而利用金属氢化物进行氢的压缩是一种崭新的氢压缩方法，它是一种化学热压缩，不仅完全没有上述机械压缩机的弊病，还可以融氢净化和氢压缩于一体。其优点是：对环境无污染，运转安静，无振动，无噪音；无驱动部件；释放氢的纯度高；可以从低温位热源回收动力，利用废热耗电量少，运输费用低；多段压缩可产生高压。

金属氢化物氢压缩机是利用氢化物的压力温度特性进行工作的，贮氢材料在较低温度和较低压力下吸收氢气并形成金属氢化物，饱和后提高金属氢化物的温度，则其平衡压力相应提高，因此处于高温下的氢化物可以释放相应高压的氢气，这就是金属氢化物氢压缩机的工作原理。

高效率的压缩机主要取决于所用的贮氢材料的特性，一般而言，希望在低温热源加热下达到高压增压。氢压缩机对贮氢材料的要求如下：

贮氢容量大，可逆性好，即合金在所要求的温度下具有高的吸放氢能力；动力学性能好，吸放氢速度快，以便尽可能获得大的氢气流量；压力平台平坦而且范围宽，这可以保证在合适的操作温度下得到足够的放氢压力和大的压缩氢量；滞后小，以保证有高的压缩比(低温下吸氢平衡压力与高温下释氢平衡压力之比)，因为滞后的大小直接影响系统的压缩比；压缩比高，高的压缩比意味着在一定的操作温度下可在较低的温度下获得较高的放氢压力或在指定的放氢压力下可降低操作温度。

为了产生超高压氢气，通常采用双级金属氢化物氢压缩机，就是利用低压级合金产生较高的过渡氢压，导入高压级合金吸氢后，通过水或油作为加热介质，从而产生超高压氢气。

选取合适的氢化物材料是实现金属氢化物压缩机高效率工作的关键之一。目前大多数氢压缩机用贮氢材料均采用AB₅系和AB系，也有用V系氢化物的。V系贮氢合金压缩比高，但抗中毒能力差，需要工作在高纯氢气中。AB₅系合金具有优良的综合性能，尤其是其平坦的压力平台特性和良好的活化性能，同时具有较强的抗毒化能力，可以兼做纯化和压缩材料。因此我们采用对LaNi₅进行合金化的方式寻找适合双级金属氢化物氢压缩机第一级用的贮氢合金。

发明内容

本发明的目的是提供一种双级金属氢化物氢压缩机第一级用的贮氢合金La_1-a-bY_aNd_bNi_cM_dM′_e，该合金具有较高的贮氢容量，容易活化，动力学性能好等优点。

本发明提供了一种双级金属氢化物氢压缩机第一级用的贮氢合金，其特征在于：所述合金组成为La_1-a-bY_aNd_bNi_cM_dM′_e，其中0≤a≤0.7，0≤b≤0.7，4.7≤c≤4.9，0≤d≤0.2，0≤e≤0.2，M和M′为Zr、Mn或Al，M和M′相同或不同。

本发明提供的双级金属氢化物氢压缩机第一级用的贮氢合金，其中0.1≤d+e≤0.3。

本发明提供的双级金属氢化物氢压缩机第一级用的贮氢合金，其中a＝0或b＝0。

本发明提供的双级金属氢化物氢压缩机第一级用的贮氢合金，其中当a＝0时，M和M′不同。

本发明提供的双级金属氢化物氢压缩机第一级用的贮氢合金，其中当b＝0时，M和M′相同。

本发明提供的双级金属氢化物氢压缩机第一级用的贮氢合金，所述合金为单一的CaCu₅型六方晶体结构。