[发明专利]储氢合金

说明书

本发明涉及具有改进的电化学性能的储氢合金。合金例如是改性的AB_x型合金，其中x是约0.5-5。

能吸收和解吸氢的合金可以作为储氢介质和/或作为电极材料用于固体储氢介质、金属氢化物电池、燃料电池、金属氢化物空气电池体系等等。这些材料称为金属氢化物(MH)材料。

继续致力于改进ABx MH合金的电化学性能，这些合金例如用作电池中的活性阳极材料。镍金属氢化物(NiMH)电池是环保技术，并已经在除了要求低温放电能力(例如<25℃)之外的所有应用中代替有毒的镍镉(NiCd)电池。进一步改进ABx金属氢化物合金的低温电化学性能将允许从消费者市场完全排除NiCd电池。

惊人地发现，特定的金属氢化物合金显示改进的电化学性能，例如改进的低温电化学性能。

本文公开一种储氢合金，其含有：

a)至少一个主相，

b)储存次级相，和

c)催化次级相，

其中催化次级相丰度与储存次级相丰度之间的重量比率是≥3。

也公开了一种储氢合金，其含有：

a)至少一个主相，

b)任选地储存次级相，和

c)催化次级相，

其中合金含有0.05-0.98at％的一种或多种稀土元素。

也公开了一种储氢合金，其显示：

相对于AB₂合金Ti_12.0Zr_21.5V_10.0Cr_7.5Mn_8.1Ni_32.2Sn_0.3Al_0.4Co_8.0计，在-40℃下的表面催化能力改进至少10％，所述表面催化能力定义为电荷转移电阻(R)和双层电容(C)的乘积；和/或

在-40℃下的电荷转移电阻≤60Ω·g；和/或

在-40℃下的表面催化能力≤30秒，所述表面催化能力定义为电荷转移电阻(R)和双层电容(C)的乘积。

也公开了一种储氢合金，其含有：

a)至少一个主相，

b)任选地储存次级相，和

c)催化次级相，

其中合金含有：

i)一种或多种选自Ti、Zr、Nb和Hf的元素，和

ii)一种或多种选自V、Cr、Mn、Ni、Sn、Al、Co、Cu、Mo、W、Fe、Si和稀土元素的元素；或

i)一种或多种选自Ti、Zr、Nb和Hf的元素，和

ii)Ni、Cr和一种或多种选自B、Al、Si、Sn、其它过渡金属和稀土元素的元素；或

i)一种或多种选自Ti、Zr、Nb和Hf的元素，和

ii)Ni、Cr和一种或多种选自V、Mn、Sn、Al、Co、Cu、Mo、W、Fe、Si和稀土元素的元素，

其中ii)与i)之间的原子比率是约1.80-1.98。

本发明的储氢合金具有改进的电化学性能，例如改进的低温电化学性能。

发明详述

本发明的合金例如是改性的ABx型金属氢化物(MH)合金，其中一般而言，A是形成氢化物的元素，B是弱的或不形成氢化物的元素。A通常是具有4个或更少价键电子的较大金属原子，B通常是具有5个或更多价键电子的较小金属原子。合适的ABx合金包括其中x是约0.5-5的那些合金。本发明的合金能可逆地吸收(充入)和解吸(释放)氢。例如，本发明的合金能在环境条件(25℃和1atm)下以电化学方式可逆地吸收和解吸氢。

ABx型合金例如是各类(简单举例)，AB(HfNi，TiFe，TiNi)，AB₂(ZrMn₂，TiFe₂)，A₂B(Hf₂Fe，Mg₂Ni)，AB₃(NdCo₃，GdFe₃)，A₂B₇(Pr₂Ni₇，Ce₂Co₇)和AB₅(LaNi₅，CeNi₅)。