[发明专利]一种Mg2NiH4储氢材料及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明属于材料技术领域，特别涉及一种Mg₂NiH₄储氢材料及其制备方法与应用。

背景技术

氢能作为一种不依赖化石燃料、储量丰富、清洁无污染的新能源，引起人们广泛的关注。由于氢气存在易燃、易爆、易扩散等问题，储氢技术已成为制约氢能经济发展的瓶颈。因此，发展高能量密度、高效率和安全的储氢技术是必须解决的关键技术问题。金属氢化物储氢具有储氢体积密度大、安全性好的优势，操作也比较容易，运行成本较低，使用安全。其中Mg₂NiH₄储氢材料以储氢容量大、密度小、资源丰富、价格低廉和对环境负荷小等优点，被认为是最有发展前途的储氢材料。

目前储氢材料的制备方法有熔炼合金化法、置换扩散法、机械合金化法、氢化燃烧法等。但是这些方法存在纯度不高、耗能、耗时、效率低，制备出的镁基储氢材料活性差、吸放氢温度很高，速度也较慢或适用范围较窄等问题，于是人们运用多种处理手段，如包覆、球磨、NH₄F浸泡等方法对材料表面进行处理，以期提高材料的性能，但使得生产材料工序复杂化，增加了材料成本。因此，探索一种新型的球磨技术，使其能耗低、效率高、污染少，成为了储氢材料工业生产化的关键问题。

发明内容

本发明的首要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种Mg₂NiH₄储氢材料的制备方法。

本发明的另一目的在于提供上述制备方法制备得到的Mg₂NiH₄储氢材料。

本发明的再一目的在于提供所述的Mg₂NiH₄储氢材料的应用。

本发明的目的通过下述技术方案实现：一种Mg₂NiH₄储氢材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）将Mg粉与Ni粉混合均匀，得到混合粉；

（2）将球与步骤（1）中的混合粉按球粉比5:1～20:1装样进球磨罐中，滴入酒精；

（3）将步骤（2）中装好样的球磨罐密封，经过氢气的洗气后通入球磨气氛；

（4）将步骤（3）中的球磨罐固定在介质阻挡放电等离子体辅助球磨机上进行球磨，得到过渡产物MgH₂+Mg+Ni；

（5）将步骤（4）中的过渡产物MgH₂+Mg+Ni氢化，得到Mg₂NiH₄储氢材料；

步骤（1）中：

所述的Mg粉优选为200目的Mg粉，所述的Ni粉优选为200目的Ni粉；所述的Mg粉与Ni粉的摩尔比优选为2:1；

步骤（2）中：

所述的球优选为不锈钢球；

所述的不锈钢球优选为直径10mm的大球和直径6mm的小球的混合，按以下方法配置：大球和小球按质量比0.67～0.82进行配置；

所述的球粉比为球的质量与混合粉的质量的比；

所述的装样优选在手套箱中进行；

所述的酒精的质量优选为混合粉的质量的0.5%～2%，酒精作为助磨剂使用；

步骤（3）中：

所述的球磨气氛的压力优选为0.05MPa～0.5Mpa；

所述的洗气的次数优选为3次；

所述的球磨气氛优选为氢气；

步骤（4）中：

所述的球磨的电流优选为0.5A～1.5A；

所述的球磨时间优选为0.5～6小时；

步骤（5）中：

所述的氢化的条件优选为在15atm、200～260℃，氢化13～24min；

优选的，一种Mg₂NiH₄储氢材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）将Mg₂Ni块体破碎后过筛，得到Mg₂Ni粉体；

（2）将球与步骤（1）中的Mg₂Ni粉体按球粉比5:1～20:1装样进球磨罐中，滴入酒精；

（3）将步骤（2）中装好样的球磨罐密封，经过氢气的洗气后通入球磨气氛；

（4）将步骤（3）中的球磨罐固定在介质阻挡放电等离子体辅助球磨机上进行球磨，得到过渡产物Mg₂NiH_0.3；