[发明专利]多相镁稀土镍系贮氢合金

说明书

技术领域

本发明涉及贮氢材料领域，特别提供了一种贮氢量大、易活化、吸/放氢条件温和并易于大规模工业生产的多相镁稀土镍系贮氢合金。

背景技术

随着环境恶化和能源的匮乏，发展环境友好型能源成为各国研究的焦点。目前，氢由于其高的能量密度和环境友好成为最有吸引力的能源形式之一，是取代石化燃料的有效选择。从而金属-氢体系作为氢储存和运输材料得到快速发展，开发出各种不同类型的贮氢材料。以镁、镍和稀土为基础材料的REMgNi系贮氢合金由于密度低，贮氢容量大及成本低得到广泛研究。

中国发明专利申请号03149652.0号公开了一种机械合金化制备的La_2-xM_xMg₁₇的贮氢材料，其中M选自Cu、Al、Ni、Fe、Co、Mn、V、Cr、Zn和Sn等，0＜x＜2。该合金虽然储氢容量高，但缺点在于：机械合金法对设备要求高，提高规模化生产的成本。并且合金中不含对氢分子分解催化活性高的元素，使合金的吸/放氢温度高。

中国发明专利申请号200410012968.2公开了一种Re_xMg_yNi_4-zA_z贮氢合金及非晶制备方法，Re＝Ca、La、Ce、Pr、Nd、Y、混合稀土，A＝Ti、Co、V、Zr、Nb、Mn、Mo、Cu、Al、Fe，其中0≤x≤2；0≤y≤2；0≤z≤1；该合金虽然具有相对较好的吸放氢性能，但缺点在于该系列合金以ABC₄型合金为基础，合金储氢容量相对较低。并且机械合金的方法会造成生产成本提高。

中国专利申请号01131897.X公开了一种新型稀土系贮氢电极的制备方法和淬火处理方法，其中分子式为A_1-yB_yC_x，其中A为La、富La混合稀土Ml、Ce、富Ce混合稀土Mm、Pr、Nd中的一种、两种或两种以上成分，B为Mg、Ca、Be、Sr、Ba中的一种、两种或两种以上成分，C为Mn、Fe、Mo、Co、Al等元素中的一种、两种或两种以上成分。其缺点在于：该合金不含有氢分子解离的催化元素，使氢分子很难在表面解离成原子进入合金，造成合金的吸/放氢温度高，其吸放氢速率低。

中国专利专利号200510033055.3公开了一种REMg₃型贮氢合金及其制备方法，该合金的分子式为RE_1.2-xMg₃Ni_y，其中RE为混合稀土，0≤x≤0.4，0≤y≤1。其缺点在于：RE_1.2-xMg₃Ni_y合金为单一结构的LaMg₃型合金，制备过程中难于控制，并且由于缺少第二相有益的催化作用，使合金的吸放氢容量不高，而且放氢温度较高。

发明内容

特别提供了一种贮氢量大、易活化、吸放氢条件温和并易于大规模工业生产的镁稀土镍系贮氢合金。

本发明提供了贮氢量大、易活化、吸放氢条件温和并易于大规模工业生产的镁稀土镍系贮氢合金，该合金的分子式为La_xMg_3+xNi_y-zB_z，其中，B为Cu、Al、Mn、Fe、Zn、Sn、Si中的一种元素，并且0.45≤x≤1，0.4≤y≤1.5，0≤z≤0.3

本发明优点在于：

1.本发明提供的贮氢材料在150-250℃时可逆储氢量大于3mass％，明显优于现有的稀土镁金属间化合物的贮氢合金。主要是由于多相合金中各相间存在协同作用使得合金中各相的优势充分发挥。同时该具有优良的吸放氢速率，这主要是因为多相合金中存在大量的晶界为合金扩散提供通道并且能缓解合金在吸放氢过程中的内应力。

2.本发明制备的材料为由La₂Mg₁₇，LaMg₂Ni，LaMg₃和Mg₂Ni中两种或两种以上组成，使得合金可以在一个吸放氢循环内完全活化。合金优良的活化性能是因为合金中的各相间的相互催化作用以及各相在活化时容易与氢发生反应。

3.本发明中提供的贮氢合金不含有成本高的金属材料(Mo、Co、Pt、Pd、)和严重污染环境的金属材料(V、Zr、Pd、Pb)，使合金成本低并且对环境友好。