[发明专利]一种MgH2/Mg过渡金属硼化物复合储氢材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于储氢材料技术领域，特别涉及一种MgH₂/Mg过渡金属硼化物复合储氢材料及其制备方法。 

背景技术

进入21世纪后，能源可持续发展和环境保护成为人类社会关注的热点问题，传统化石能源由于不可再生而逐渐消耗殆尽，迫使人们寻求和开发可再生的、清洁新型能源。其中氢能由于清洁、高效、来源广泛而被公认为人类未来最具发展潜力的理想的二次能源，引起了世界各国的广泛研究。但是目前的氢能系统中，氢的安全、高效储运仍然是氢能系统发展的瓶颈之一。与高压钢瓶储氢和液态储氢相比，储氢合金具有高效、经济、安全等优点，为氢的安全、高效储运以及应用开辟了一条重要的新途径。目前广泛研究的储氢合金材料包括AB₅型稀土系合金、AB₃型储氢合金、AB₂Laves相储氢合金、AB型储氢合金、A₂B型Mg₂Ni储氢合金等材料。与上述这些材料相比，镁及其合金作为储氢材料，由于具有高容量(MgH₂的储氢量达到7.6wt%)、资源丰富、质量轻、价格低廉等优点而成为最具潜力的一种储氢材料。其中MgH₂放氢过程为以下反应：MgH₂→Mg+H₂   △H=75KJ/mol

上述反应理论放氢量为7.6wt%，但是由于金属Mg对氢具有较强的吸引力，该反应的反应焓为75KJ/mol，使得MgH₂具有较高的吸放氢温度和较慢的吸放氢速率，阻碍了其在实际中的应用。

为了改善镁储氢材料的吸放氢动力学、热力学性能，近年来人们研究开发了元素取代改性、表面处理改性、制备镁基复合储氢材料改性以及新的合成方法、新的合成工艺。其中制备镁基复合储氢材料这一合成方法，可以通过复合材料的多相催化、表面催化以及材料的组织结构的变化来改变储氢合金的动力学性能，而且可以保持镁合金的高储氢量等优点。迄今采用的与Mg基储氢合金复合的材料有其它类型的储氢合金、金属单质、金属氧化物或金属卤化物和非金属元素等。而过渡金属硼化物，特别是Fe、Co、Ni的硼化物，在多相催化领域具有较广泛的应用。

但是在镁基储氢合金材料中加入过渡金属硼化物制备镁基复合储氢材料还未见报道。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种MgH₂/Mg过渡金属硼化物复合储氢材料及其制备方法。

本发明是这样实现的，一种MgH₂/Mg过渡金属硼化物复合储氢材料，由氢化镁或金属镁与过渡金属硼化物组成，其表达式为MgH₂/Mg+xwt%MB，其中MB为过渡金属硼化物，0≤x≤15。

所述的过渡金属硼化物为FeB、CoB或NiB。

所述的过渡金属硼化物颗粒大小在30~50nm之间。

所述的氢化镁或金属镁与过渡金属硼化物的重量百分比为85wt%~100wt%：15wt%~0wt%。

本发明的目的还在于提供一种MgH₂/Mg过渡金属硼化物复合储氢材料的制备方法，包括以下步骤：

在无水无氧手套箱中将氢化镁粉或金属镁粉与过渡金属硼化物按重量百分比85wt%~100wt%：15wt%~0wt%均匀混合在球磨罐中，在0.1~2Mpa的氩气或氢气保护气氛中，在200~450rpm和球料重量比20~40:1条件下，经过1~15h的球磨合成。

其中，球磨时采用不锈钢球磨罐、不锈钢球以及行星式球磨机，球磨罐容积为125ml，不锈钢球直径为5~10mm。

本发明采用球磨法制备的MgH₂或Mg/过渡金属硼化物复合储氢材料不仅保持了镁基储氢合金的高容量储氢性能，而且也明显改善了镁储氢材料的动力学性能，同时明显降低了其储氢温度，本发明所述的材料对于氢的高效、安全储运，特别是镁基储氢合金的实际化应用具有重要意义。

附图说明

图1是 MgH₂+5wt%NiB球磨1h后和放氢后的XRD图；

图2是NiB的SEM图；

图3是MgH₂+5wt%NiB球磨1h后的SEM图；

图4是MgH₂+5wt%NiB以及纯MgH₂球磨1h后的的TPD曲线；