[发明专利]一种锂镁氮氢复合储氢材料

说明书

技术领域

本发明涉及燃料电池用储氢材料，尤其是一种锂镁氮氢复合储氢材料。

背景技术

随着社会经济的快速发展，人类对能源的需求不断增加，导致化石燃料等不可再生能源日渐枯竭，能源危机日益严重。另一方面，化石燃料的大量使用也加剧了环境污染，严重威胁人类的生存环境。因此，为了实现人类社会的可持续发展，研究开发各种新型绿色可再生能源已经成为大家的共识，特别是在低碳和零碳经济发展的今天。氢由于其储量丰富、燃烧效率高、无污染，被誉为21世纪的绿色能源载体。然而，氢是所有元素中最轻的，在常温常压下为气态，密度仅为0.0899kg/m³，是水的万分之一，因此其高密度储存一直是一个世界级难题。目前，安全、高效、经济的氢气储存技术已成为氢能利用走向实用化、规模化的瓶颈。

固态储氢具有储氢密度高、操作方便、安全性好等优点。金属氢化物储氢材料的单位体积储氢密度是相同温度、压力条件下气态氢的1000倍左右，而且氢是以原子的形式储存在材料中，吸放氢过程受热效应和速度所限制，具有高度的安全性，因此被认为是最具发展前景的一种储氢方式。但绝大部分金属氢化物的储氢量仅为1-3wt％，重量储氢容量有待于进一步提高。

近年来，轻金属氮氢化物储氢材料由于其高的储氢容量，现已成为人们研究的热点。锂镁氮氢复合储氢材料的储氢容量在5.0wt％以上，且拥有较为合适的吸放氢反应热力学，因此被认为是近期最有希望实用化的车载氢源材料。但目前所开发的锂镁氮氢复合储氢材料在200℃以上时才表现出较好的综合性能，放氢温度还普遍较高，放氢速度较慢，难以满足实际应用要求。因此，迫切需要研究开发低放氢温度、高放氢速率的新型锂镁氮氢储氢材料。

发明内容

本发明提供了一种锂镁氮氢复合储氢材料，其储氢容量高，吸放氢温度低，放氢速率快，性能优良。

锂镁氮氢复合储氢材料的成分为Li₂NH-aMgNH-bK_nX，其中X为H、O、OH、BH₄、卤素离子和酸根离子，0.5≤a≤1.5，0.01≤b≤0.15，n为X的价态。

所述的卤素离子为F^-、Cl^-、Br^-或I^-。

所述的酸根离子为NO₃^-、SO₄^2-、CO₃^2-、ClO₄^-或MnO₄^-。

所述的Li₂NH-aMgNH-bK_nX是在真空或惰性气氛下，将Li₂NH、MgNH与K_nX的混合物装入放有磨球的不锈钢罐中，通过机械混合的方式获得，磨球和样品的重量比为30-100∶1，转速为100-550rpm。

本发明的锂镁氮氢复合储氢材料，储氢容量保持在5wt％以上；吸放氢工作温度明显降低，起始放氢温度在70℃左右，较纯锂镁氮氢储氢材料降低了30℃左右；放氢速度明显加快，在150℃的条件下30min内可放出4.0wt％以上的氢，是现有锂镁氮氢储氢材料放氢速度的5倍左右。因此，本发明的锂镁氮氢复合储氢材料是一种性能优良的储氢材料。

附图说明

图1是Li₂NH-1.2MgNH-0.15KH样品的FTIR图谱；

图2是Li₂NH-MgNH-0.08KH样品和Mg(NH₂)₂-2LiH放氢样品的吸氢性能比较曲线；

图3是Li₂NH-0.5MgNH-0.12KOH吸氢样品的放氢曲线；

图4是Li₂NH-0.75MgNH-0.1KF吸氢样品的放氢曲线；

图5是Li₂NH-MgNH-0.01K₂CO₃吸氢样品150℃时的等温放氢曲线。

具体实施方式