[发明专利]一种基于LiBH4的储氢材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种基于LiBH₄的储氢材料及其制备方法，该储氢材料由LiBH₄和(NH₄)_xMF₆球磨而成，所述 (NH₄)_xMF₆中的M 为 Al/Si/P/V。制备时，按物质的摩尔比为2 ‑ 11∶1，分别称取LiBH₄和(NH₄)_xMF₆混合，作为样品待用；将样品与磨球一起放入球磨罐中密封，磨球和样品的重量比为100 ‑ 200∶1，磨球为直径10 mm的钢球；将球磨罐放入球磨机中进行球磨，球磨时间为1 ‑ 6小时，球磨转速为100 ‑ 300 rpm；将球磨所得产物取出，即可获得基于LiBH₄的储氢材料。本发明储氢材料不仅保持了LiBH₄的高容量储氢性能，同时明显降低了其放氢温度；所使用的原料成本低廉，易于获得。因此，本发明在基于LiBH₄的储氢材料的应用中具有价值。

技术领域

本发明涉及新能源材料的储氢材料，具体是一种基于LiBH₄的储氢材料及其制备方法。

技术背景

21世纪能源短缺与环境污染是危及人类生存的重大问题，氢能具有储量丰富、可再生、高效率、可循环利用等优点，是未来能源系统中替代化石燃料的最具前景的选择之一。其中氢气的储存技术是氢能大规模使用的瓶颈。美国能源部（DOE）提出的车载储氢系统技术目标为2020年达到5.5 wt%的质量储氢密度和40 g·L^-1的体积储氢密度。

目前，氢气的储存方式按照氢气的形态可以分为高压气态、低温液态和固态储氢（材料基固态储氢）。其中，固态储氢是利用氢与储氢材料发生物理或化学反应的方式存储。固态储氢因为安全、高效、运输方便、操作容易而受到关注。

轻金属配位硼氢化物LiBH₄具有高的质量储氢密度和体积储氢密度。但是LiBH₄存在着热力学性能稳定、动力学缓慢等问题，研究人员对其进行了改性的研究，如添加金属、金属氧化物、金属卤化物、金属氢化物、碳材料等。金属卤化物如MgF₂、CaF₂、NbCl₅等可以作为失稳剂与LiBH₄反应，生成金属硼化物，改变反应路径；F^-（Cl^-）也可以部分替代LiBH₄或LiH中的H^-，造成晶格畸变，降低反应焓。Gu等研究了4LiBH₄–LiAlH₄–MgF₂三元体系的吸放氢性能及反应机理。该体系在100 ^oC开始脱氢，到480 ^oC脱氢8.9 wt%，比2LiBH₄–LiAlH₄，2LiBH₄–MgF₂和4LiBH₄–LiAlH₄–MgH₂都要好。

中国专利CN104724672A“一种(NH₄)₂TiF₆掺杂的硼基储氢材料及制备方法”，其在LiBH₄中加入(NH₄)₂TiF₆，使得该储氢材料的放氢温度下降为90^oC，但是还存在以下不足：

1. 该储氢材料的放氢温度仍然较高；

2. 原料(NH₄)₂TiF₆虽然实现了商业化生产，但是成本较高。

发明内容