[发明专利]Ce氢化物催化的NaAlH4复合储氢材料及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及Ce氢化物的催化剂应用，是以稀土Ce氢化物CeH_2.5为催化剂制备Ce氢化物催化的NaAlH₄复合储氢材料，是通过氢化反应和机械球磨等方法与络合氢化物NaAlH₄合成复合储氢材料。

背景技术

能源是人类社会进步的物质保证，清洁的环境是人类社会健康发展的基础。人类正面临着能源供应与环境的协调问题。由于石油资源分布过于集中和日趋枯竭，以石油为主的现代能源系统使社会产生了深刻的能源危机，替代石油的新能源开发，对全人类发展是一个紧迫的重要课题。未来能源中的一次能源，应是以原子能和太阳能为主的能源系统。由一次能源获得的能源形式，主要是热能和电能。为使能源得到有效的应用，应有最佳形式的二次能源，氢能源清洁、无污染，燃烧后生成水，不破坏地球的物质循环，而且是取之不尽的水作原料，是最理想的二次能源。

氢能利用包括生产、储运和应用三个方面，因为氢是气体，因此氢的储存成为突出课题，也是材料科学中研究的重点功能材料之一。储氢材料作为一种极其重要的功能材料，在二次能源领域内具有不可替代的作用，特别是在燃料电池、可充电电池研究和开发中，具有举足轻重的地位。高储放氢容量、温和储放氢条件的储氢材料是氢能研究的重要方向之一。

NaAlH₄络合氢化物作为一种最有发展前途的储氢材料，具有以下两步放氢反应过程：

NaAlH₄→1/3Na₃AlH₆+2/3Al+H₂    (1)

Na₃AlH₆→3NaH+Al+3/2H₂    (2)

(1)和(2)反应分别在210和250℃下进行，放氢量分别为3.7wt％和1.9wt％，总放氢量为5.6wt％，但反应动力学较慢且反应不可逆，即只能进行单次放氢而不能再次储氢。1996年，Bogdanovic首次研究发现[B.Bogdanovic，M.chwickardi.Journal of Alloys andCompounds 253-254(1997)1-9]，在NaAlH₄中掺入适量钛酸四丁酯后，上述两步分解温度可降为100℃和185℃，放氢动力学性能也有了一定的提高，而更为重要的是实现了NaAlH₄的可逆储氢。在随后的系列研究中，通过在NaAlH₄种添加卤化钛[G..Sandrock et al.Journalof Alloys and Compounds 339(2002)299-308]、锆酸四丙酯[R.A.Zidan et al.Journal of Alloysand Compounds 285(1999)119-122]等，使NaAlH4的储放氢温度和速率进行等到了一定的改善。然而，上述添加剂在引入对NaAlH₄储氢性能起主要改性作用的阳离子钛外，同时引入了大量对NaAlH₄储氢性能不利的阴离子；如酯类阴离子可放出对燃料电池性能有损害的C-H烃类气体，而卤素阴离子会与原料中的Na发生反应生成盐，消耗部分的络合氢化物而降低贮氢量。

因此，研制具有高活性、无杂质气体释放、且不影响NaAlH₄贮氢量的催化剂及其制备方法，获得良好性能的NaAlH₄可逆储氢材料具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种金属Ce氢化物CeH_2.5的催化剂应用。

本发明的另一个目的在于提供一种金属Ce氢化物CeH_2.5的制备方法。

本发明的再一个目的在于提供一种CeH_2.5催化NaAlH₄复合储氢材料。该材料具有良好的可逆吸放氢容量和循环稳定性，其在160℃、1大气压放氢压力下的可逆储放氢量达到4.0wt％以上，在120℃、9.0Mpa吸氢条件下，可逆吸氢量为5.0wt％；同时，催化剂及复合材料制备过程以及后续的使用过程中，不会引入任何反应附产物。

本发明的还一个目的在于提供一种制备CeH_2.5催化NaAlH₄复合储氢材料的方法。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：