[发明专利]燃料电池用氧化镧催化的高容量贮氢合金及其制备方法

说明书

本发明涉及燃料电池用氧化镧催化的高容量贮氢合金及其制备方法，所述贮氢合金包括第一组分：Mg_{50‑x‑y‑z}RE_xZr_yV_zNi_25‑m‑nCu_mMn_n；其中，式中RE至少为稀土元素钇、钐、镨、钕中的一种；x、y、z、m、n为原子比，1<x<6，0.5<y<3，0.1<z<0.5，2<m<6，2<n<6。本发明的燃料电池用La₂O₃催化的高容量贮氢合金，提高了Mg₂Ni型合金的非晶形成能力。同时降低了合金氢化物的热稳定性，使合金在较低的温度下具有高的吸氢容量及吸放氢动力学。同时，由于稀土及锆、钒、铜和锰的加入，增加了快淬态合金的结构的稳定性，提高了合金的吸放氢循环稳定性。

技术领域

本发明属于贮氢合金材料技术领域，具体涉及一种燃料电池用氧化镧催化的高容量贮氢合金及其制备方法。

背景技术

镁基合金具有重量轻、贮氢密度高、资源丰富等特点，是目前公认的最具应用前景的贮氢材料。其中氢化物MgH₂和Mg₂NiH₄的储氢容量为7.6wt％和3.6wt％。就其贮氢容量而言，完全满足燃料电池对容量的要求。然而，晶态的Mg及Mg₂Ni合金在室温下几乎没有可逆吸放氢的能力，常规熔铸工艺制备的合金吸放氢容量很低且动力学性能极差。研究发现，元素替代可以明显降低合金氢化物的分解温度，且合金的吸放氢动力学对合金的结构敏感。特别是结构的纳米化及非晶化可以大幅度降低合金的吸放氢温度并提高其贮氢动力学。机械球磨可以获得具有纳米晶及非晶结构的Mg₂Ni粉末，使合金的贮氢动力学性能得到大幅度改善。但机械球磨的制备效率很低，且磨料容易混入合金易使合金被污染而导致纯度降低。此外，球磨合金的吸放氢循环稳定性极差，远远不能满足实用化的要求。真空快淬技术制备Mg₂Ni型合金在国内外已有报道，但合金的贮氢热力学及动力学性能仍不能满足实用化要求，亟待提升与改进。

发明内容

本发明的一个目的在于提出一种燃料电池用La₂O₃催化的高容量贮氢合金。

本发明的燃料电池用La₂O₃催化的高容量贮氢合金，所述贮氢合金包括第一组分：Mg_50-x-y-zRE_xZr_yV_zNi_25-m-nCu_mMn_n；其中，式中RE至少为稀土元素钇、钐、镨、钕中的一种；x、y、z、m、n为原子比，1<x<6，0.5<y<3，0.1<z<0.5，2<m<6，2<n<6。

本发明的燃料电池用La₂O₃催化的高容量贮氢合金，用稀土及锆和钒部分替代Mg₂Ni合金中的镁，并用铜和锰部分替代镍，提高了Mg₂Ni型合金的非晶形成能力，即使在较低的淬速下也能获得纳米晶-非晶结构。同时，稀土元素及锆和钒的加入降低了合金氢化物的热稳定性，使合金在较低的温度下具有高的吸氢容量及吸放氢动力学。快淬合金薄片经机械破碎后进行高能球磨，并添加微量纳米La₂O₃催化剂，使合金的吸放氢容量及动力学性能得到进一步提升。这样制备的贮氢合金粉末具有好的吸放氢容量及优良的吸放氢动力学性能。同时，由于稀土及锆、钒、铜和锰的加入，增加了快淬态合金的结构的稳定性，提高了合金的吸放氢循环稳定性。

另外，根据本发明上述实施例的燃料电池用La₂O₃催化的高容量贮氢合金，还可以具有如下附加的技术特征：