[发明专利]一种Mg基储氢合金的合成方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种合成方法，尤其涉及一种Mg基储氢合金的合成方法。采用该方法合成的Mg基储氢合金，可在燃料电池、氢动力汽车的氢储存系统和Ni/MH电池的氢化物负极材料等领域广泛应用。

背景技术：

镁基合金因其密度小、储氢量大、价格低、无污染等优点，被认为是最有前景的储氢材料之一，也最有可能被用于燃料电池、氢动力汽车的氢储存系统和Ni/MH电池的氢化物负极材料，但它的吸放氢温度高、吸放氢速度慢，反应动力学和热力学性能差，抗腐蚀能力差等缺点阻碍了它在实际中的应用。镁铝系是一种非常有希望的镁基储氢合金。其吸放氢的物理、化学性能很大程度上取决于合金成分和制备方法。机械合金化是20世纪80年代发展起来的一种制备非晶、纳米晶的方法。近年来，用机械合金化的方法来制备和研究储氢合金的工作备受人们的关注。纳米晶材料由于其具有独特的结构特征，晶界占有很大的分数，具有一系列独特的理化及力学性能，如高的扩散系数，高的活性，较大的原子间隙等，为发展新一代高性能的储氢合金创造了条件。

发明内容：

本发明为了解决目前合成的镁基合金存在吸放氢温度高、吸放氢速度慢，反应动力学和热力学性能差，抗腐蚀能力差而阻碍了它在实际中应用的技术问题，提供了一种能提高镁基储氢合金充放电容量和耐蚀性能的Mg基储氢合金的合成方法，该方法采用机械合金化通过控制合金成分和球磨时间制备了(M₄₀Al₆₀)₉₀Ni₁₀储氢合金，该方法的实现步骤为：

将粒大于100μm且质量比≥99.99％的纯Mg、纯Al和纯Ni按36∶54∶10比例混合放入高能球磨机的球磨罐中进行球磨，球磨球与球磨物质的质量比为10∶1；将球磨罐抽真空后再充入氩气；每球磨1h，停机30min，共球磨10h；获得(M₄₀Al₆₀)₉₀Ni₁₀储氢合金，该合金中形成Ml₂Al₃新相。

本发明的特点及有益效果：采用本发明提供的合成方法其吸放氢温度要求不高、提高了吸放氢速度，增强了反应动力学和热力学性能；在6mol/L的KOH溶液中测得的放电容量为316.7mAh/g，腐蚀电流密度为2.84×10^-5Amp/cm²，明显提高了镁基储氢合金充放电容量和耐蚀性能。

具体实施方式：

一种Mg基储氢合金的合成方法，该方法采用机械合金化通过控制合金成分和球磨时间制备了高性能的(M₄₀Al₆₀)₉₀Ni₁₀储氢合金，该方法的实现步骤：将粒大于100μm的纯Mg、纯Al和纯Ni(≥99.99％，质量分数)按36∶54∶10比例混合放入球磨罐中并在高能球磨机上球磨，球罐与磨球材质均为1Cr18Ni9Ti不锈钢，球料质量比为10∶1。为防止球磨过程中样品被氧化，将球罐抽真空后再充入氩气保护。每球磨1h，停机30min以避免过热，共球磨10h，获得新型(M₄₀Al₆₀)₉₀Ni₁₀储氢合金，该合金中形成Ml₂Al₃新相，在6mol/L的KOH溶液中测得的放电容量为316.7mAh/g，腐蚀电流密度为2.84×10^-5Amp/cm²，合金的放电容量和耐蚀性能明显提高。

参看图1，为不同球磨时间(M₄₀Al₆₀)₉₀Ni₁₀合金的X射线衍射图。可见，在球磨10h后产生了新相Mg₂Al₃。

图2是不同球磨时间(M₄₀Al₆₀)₉₀Ni₁₀合金的放电的放电容量比较。可见，球磨10h时，放电容量最大，放电容量为316.7mAh/g。

图3是不同球磨时间(M₄₀Al₆₀)₉₀Ni₁₀合金在6mol/L KOH溶液中腐蚀电流密度的比较。可见，腐蚀电流密度随球磨时间的延长呈先减小而后增大的趋势，球磨10h的腐蚀电流密度是2.84×10^-5Amp/cm²。