[发明专利]一种氢化铝储氢材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及储氢材料领域，具体涉及一种可以降低放氢温度的氢化铝储 氢材料及其制备方法。

背景技术

氢气的存储是氢能利用的关键技术之一。按照氢气的储存状态分，储氢 方式包括气态储氢、液态储氢和固态储氢等。气态储氢一般是将氢气以高压 气体的形式储存在氢气罐里，该方法储氢容量低、安全性差，其应用受到限 制；液态储氢一般是将氢气液化然后储存在隔热装置中，这种方法需要消耗 大量能量液化氢气，从经济效益上来说，不适合大规模应用。固态储氢一般 是将氢气以吸附态或者以氢化物的形式储存在储氢材料中，其中，金属氢化 物储氢由于储氢容量高、安全可靠，因此发展迅速，是目前研究最成熟、应 用最广泛的储氢材料。然而，由于传统的金属氢化物(如稀土系AB₅型、钛 锆Laves相AB₂型、钛系AB型、V基固溶体等)储氢容量仍偏低，远无法 满足车载储氢的使用条件，因此国内外的研究人员均把研究重点集中在轻金 属氢化物(如铝氢化物、硼氢化物、氨基化合物、镁基材料等)等高容量储 氢材料上。

氢化铝(AlH₃)是一种轻质金属氢化物，其含氢量较高，可达10wt％， 并且，氢化铝可在较低的温度(150～200℃)下分解放氢，因此，氢化铝被 认为是一种比较有应用前景的储氢材料。然而，相对于氢燃料电池汽车的操 作温度，氢化铝的放氢温度仍然偏高。根据美国能源部的技术指标，氢燃料 电池汽车储氢系统的操作温度应低于85℃，因此，氢化铝需要经过改性处 理才能得以实际应用。

申请号为201310717737.0的中国发明专利申请公开了一种掺杂过渡金属 氟化物的氢化铝材料及其制备方法，一种掺杂过渡金属氟化物的氢化铝储氢 材料，由以下摩尔百分含量的组分制成：AlH₃90％～99.9％；MF_x0.1％～ 10％；其中，M为过渡金属Ti、Sc、Fe、Ni、Nb中的一种或两种以上，x为 过渡金属M的化合价，且x＝2，3，4或5。该技术方案通过添加过渡金属氟化 物有效降低氢化铝的放氢温度，这种方法虽然可以有效降低氢化铝的放氢温 度，但是采用该技术改性的氢化铝的实际放氢量均在6.5wt％以下，大大低于 氢化铝的理论含氢量(10.0wt％)，放氢量仍不理想。

发明内容

本发明提供了一种氢化铝储氢材料及其制备方法，采用该方法改性的氢 化铝储氢材料能够降低氢化铝储氢材料放氢温度，不仅能够在60℃的温度下 开始放氢，而且放氢量也较高，可达8.0wt％，该放氢量比现有技术改性的 氢化铝储氢材料高。

一种氢化铝储氢材料，由氢化铝和催化剂制成；

所述的催化剂为过渡金属或者过渡金属氧化物，其通式为M或者M_xO_y， M代表过渡金属Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Cu、Nb中的一种或两种以上(包 括两种)，x为分子式M_xO_y中M的化学计量比，且x＝1或2；y为分子式中 O的化学计量比，且y＝1，2，3，4或5；

所述的氢化铝和催化剂的摩尔比为100：0.1～10。

本发明中，这种可以降低氢化铝放氢温度的方法是指催化剂添加法，所 添加的催化剂为过渡金属或者过渡金属氧化物，其通式为M或者M_xO_y。其 中M代表过渡金属Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Cu、Nb中的一种或几种；x 为分子式M_xO_y中M的化学计量比，且x＝1，2；y为分子式中O的化学计 量比，且y＝1，2，3，4，5。该催化剂的摩尔百分比为0.1～10。

进一步优选，所述的催化剂为Nb₂O₅或者Ti，即氢化铝储氢材料由氢化 铝和催化剂Nb₂O₅制成，或者，由氢化铝和催化剂Ti制成，所述的氢化铝 与催化剂Nb₂O₅的摩尔比为100：1，所述的氢化铝与催化剂Ti的摩尔比为 100：10。该氢化铝储氢材料的起始放氢温度为60℃或80℃，这一起始放 氢温度大大低于氢燃料电池汽车的操作温度(85℃)，可以满足实际要求。 另外，添加1mol％Nb₂O₅或10mol％的Ti，氢化铝储氢材料的实际放氢量 可达8.0wt％。