[发明专利]一种改善的LiNH2‑LiH复合储氢材料及改善储氢性能的方法

说明书

技术领域

本发明属于轻质碱金属固态化学储氢技术领域，特别涉及LiNH₂-LiH体系储氢性能改善的高效催化剂的探索、研究。

背景技术

近些年来，被人们广泛谈论的环保能源——氢气，被视为未来最有前景的燃料，但是，我们想把氢能的利用变为现实还需要解决许多问题，尤其是在氢气储存方面。由于氢气危险性较高且体积能量密度较低，传统的高压储存和低温储存对于实际中的运输应用来说并不是最好的办法。目前，固态储氢技术的出现，改善了目前的状况。固态储氢(利用氢与材料反应生成氢化物的一种化学储氢方式)在安全性和经济性等方面更具优势，特别对于轻质元素储氢体系，实现了高重量和高体积密度的固态安全储氢。

在储氢领域中，金属氢化物储存氢气是目前应用范围较广的一种储氢方法，但是，绝大部分金属氢化物的储氢量仅为1wt％～3wt％，实验证明并不能很好地满足商业车载储氢的需要。因此，人们开始转向研究某些轻质金属，比如碱金属锂，钠或者钾的化合物。自从2002年陈萍等人在Nature上首次发表了金属锂的氮化物和氨基化物能在相对较低的温度约为320℃可逆地吸放氢容量达到11.5wt％，随后LiNH₂-LiH体系也被作为一种固态储氢系统被提出。LiNH₂-LiH混合后可以在200～300℃可逆吸放氢，该温度段相对于实际应用来讲还是较高，不能满足与现代化商用氢气储存的要求，为了改善LiNH₂-LiH体系的吸/放氢性能，已有人研究在该Li-N-H体系中添加TiCl₃、KH，KX(其中X为F、Cl或Br)化合物等，发现加入这些催化剂对于提高Li-N-H系统的吸/放氢动力学性能有较好的催化效果，可以大幅改善LiNH₂-LiH体系的储氢性能。但同时将K+、Ti-、F-三种离子同时作用于某一个储氢体系的相关报道并不多，目前没有文献报道将K₂TiF₆到Li-N-H储氢系统中，该研究是对这三种离子同时添加到Li-N-H储氢体系中的一个研究,通过三者的协同作用以期待能改善储氢性能。

发明内容

本发明目的在于提出一种能有效改善储氢性能的LiNH₂-LiH储氢材料的制备方法。

本发明的技术方案是：将K₂TiF₆掺杂的LiNH₂与LiH的混合体在氢气氛围下进行球磨处理，取得含有K₂TiF₆的LiNH₂-LiH复合储氢材料。

本发明添加的K₂TiF₆作为催化剂大大改善LiNH₂-LiH体系的氢气脱附性能，得到了较低的放氢峰值温度与放氢起始温度，放氢速率提高，并且，K₂TiF₆的掺杂使LiNH₂-LiH体系吸放氢的循环稳定性提高。

本发明在氢气气氛下通过球磨方法得到了尺寸可达纳米级别的掺杂K₂TiF₆的LiNH₂-LiH复合材料的晶体颗粒，使得掺杂的K₂TiF₆能够更好地分散到LiNH₂与LiH样品中，充分发挥K⁺、Ti⁺、F^-离子协同作用，从而能显著地改善LiNH₂-LiH体系储氢性能。