[发明专利]一种具有超细长周期有序结构的镁基储氢合金及其制备方法

说明书

一种具有超细长周期有序结构的镁基储氢合金，它的化学分子式为Mg‑aX‑bY，其中，X代表Ni、Al、V、Co、Pt中的一种，a，b代表质量百分数，6.52％≤a≤13.53％，20.41％≤b≤21.50％；余量为Mg；上述镁基储氢合金的制备方法主要是将上述成分的合金颗粒装入感应熔炼炉，在氩气气氛下熔炼，然后对熔炼好的镁基合金表面预处理，打磨、抛光、清洗，并用氮化硼管包裹，放在高压六面顶液压机中进行高压压制，3‑4GPa，将温度升高至800‑1300℃，保温30‑60min，得到具有超细长周期有序结构的镁基储氢合金。本发明工艺设备简单易控、成本低，制得的镁基储氢合金相比于普通工艺的镁基合金，吸放氢温度更低，吸放氢动力学性能更好。

技术领域

本发明属于材料技术领域，特别涉及一种储氢合金及其制备方法。

背景技术

随着科技发展、石油资源日渐匮乏和生态环境不断恶化，新能源开发成为全人类亟需解决的一个紧迫课题。氢能以储量丰富、来源广泛、热值高、干净无污染、可再生能源而被公认为人类未来的理想能源。储氢材料的开发是解决氢能应用中氢存储技术难题的关键。储氢材料因为能可逆吸收和放出氢气，在氢的存储与输送过程中是一种重要的载体，加之氢及储氢材料均是“绿色”环保产品，对将来的新能源开发和环境保护将起着不可估量的作用。在目前所有储氢方式中，储氢合金以金属氢化物的形式吸收氢，是一种安全、经济而有效的储氢方式。

其中，镁基储氢合金虽然存在吸放氢温度高、吸放氢速率慢等缺陷，但因其具有高理论储氢容量、资源丰富、成本低廉等优点被公认为是最具发展潜力的轻质储氢材料之一，特别是一些具有良好吸放氢性能的镁基储氢合金的出现，以其优异的力学性能和物理性能已经广泛应用于电子工业、汽车工业等各个领域。

早在上世纪80年代就有人研究了LaMg₁₂、CeMg₁₂、MmMg₁₂、La₂Mg₁₇以及La₂Mg₁₆Ni的储氢性能，发现这类Mg基合金虽然能在较低的温度下吸氢，但是吸氢容量较低，小于4wt％，而且放氢温度仍然很高，大于300℃。2011年，张庆安等人利用快速凝固处理Mg₁₂YNi合金时，发现其具有18R型LPSO结构。在研究其储氢性能时，发现Mg₁₂YNi展现出良好的吸放氢动力学性能。然而，其放氢温度仍然较高，且相的微观结构和吸放氢过程中的结构演变并未具体说明。

发明内容

本发明的目的在于提供一种工艺简单、成本低廉、能够降低镁基储氢材料的初始放氢温度同时提高吸放氢速率的镁基储氢合金及其制备方法。

本发明的具有超细长周期有序结构的镁基储氢合金的化学分子式为Mg-aX-bY，X代表Ni、Al、V、Co、Pt中的一种，a，b代表质量百分数，6.52％≤a≤13.53％，20.41％≤b≤21.50％；余量为Mg。

上述元素均为纯金属粉。

本发明的制备方法如下：

1、镁基合金的熔炼：

将上述成分化学原料的合金颗粒装入感应熔炼炉，在氩气气氛下用常规方法熔炼；

2、镁基合金表面预处理：

首先，将镁基合金表面用砂纸打磨干净，依次选用180#、320#、600#、1200#、2000#砂纸对合金表面进行打磨，观察到合金表面划痕方向一致即可，然后用去离子水及酒精冲洗，利用抛光布采用水抛的方式将镁基合金材料表面抛光，以无水乙醇为清洗剂，清洗温度为15℃，清洗时间为10-15min；

3、装配高压试样：