[发明专利]适用于高压-金属氢化物储氢的储氢合金及其制备方法

说明书

本发明公开了一种适用于高压‑金属氢化物储氢的储氢合金及其制备方法，涉及新能源领域，本采用Ti‑Cr‑Fe‑Mn基合金，在具体成分上大大提高Fe、Mn两种地壳中丰富且价格低的元素的含量，具有成本低、储氢含量高、储氢压力高的特点，该储氢合金活化不需要经过高温，常温抽真空，低温经过一段时间孕育吸氢，3‑5次即可将合金完全活化，放氢速度快，243K条件下的放氢坪台压在1.0‑2.5 MPa之间，最大储氢容量可达到1.88wt%以上，可逆储氢容量在272 K温度下达到1.63 wt%，在318‑338K条件下的放氢坪台压在15‑50 MPa之间，合金成本比较低，为适用于45 MPa加氢站用的储氢合金，提高了加氢站的加氢能力，改善了储氢罐的氢气输出压力，提高了氢气输出的平稳性，适应不同场合的需求，具有更高的推广应用价值。

技术领域

本发明涉及新能源领域，具体的说是一种适用于高压-金属氢化物储氢的储氢合金及其制备方法。

背景技术

传统能源消耗带来了巨大的环境污染，包括全球变暖、酸雨、光污染等，对人身体和生活带来巨大的危害。不可再生能源在当今社会依然占据非常大的比重，而可再生能源的有效利用已经成为亟需解决的重要课题。

能量的来源决定了能量在社会循环中的污染基数，这样势必要加大可再生能源在能源社会中的比重，可再生能源（风能、太阳能、地热、潮汐能、生物质）的缺点主要表现为其输入输出不稳定性和区域性过剩，需要将各种可再生能源转化为一种可持续、稳定储存、运输以及输出的能源。氢气由于其清洁、高效、可再生等优点，成为最佳的能源载体，通过燃烧氢气或燃料电池发电输出稳定的能量。氢燃料电池的出现，尤其是氢燃料电池车的应用和推广为交通运输领域内的污染降低提供了一种潜在的、切实可行的路径，氢燃料电池车的产物只有水，不带来任何污染。

2018年以来，氢燃料电池车得到的政策的大力扶持和推广。广东省出台了《加快氢燃料电池汽车产业发展工作计划》，山东省征集了《山东省氢能源产业中长期发展规划》，山西省出台了《山西省新能源汽车产业2019行动计划》，江苏省苏州市、南通市、张家港、浙江宁波、嘉兴、湖南株洲、安徽六安、吉林白城、河北张家口、上海、四川成都省等县市均出台了相关的氢能发展政策和规划，山西大同，广东佛山，河南郑州，湖北武汉等地先后陆续开展燃料电池公交车商业化运营。有关规划明确指出，2020年实现5000辆级规模特定地区公共服务领域氢燃料电池汽车的示范应用，建成100座加氢站；2025年建成300座加氢站；2030年建成1000座加氢站。加氢站的建设投入比正逐步扩大。加氢站高压气体储氢密度较低，需要较频繁的开启压缩机进行压缩做功，传统的压缩机其噪声大，润滑系统要求高，易故障，维修比较困难。采用高压储氢合金制作的静态氢压缩机具有较高的体积储氢密度、温和的操作条件、安全性高、紧凑、可靠性高等优点。采用高压-金属氢化物复合储氢系统作为静态氢压缩机可以兼具高体积储氢密度和充放氢速率快的双重优点，减少了高压氢压缩机的开启频率和开启时间，降低高压氢压缩机故障率和能量消耗。

现有加氢站贮氢容器最高压普遍为45 MPa，现有的不同系列的储氢合金中，TiFe合金虽然制造成本较低，但难活化且容易中毒，LaNi₅稀土系和Mg系其储氢压力较低，吸放氢过程中需要较多的热量消耗，且超出IV型瓶的最佳使用温度范围，而Ti-Cr-Fe-Mn基合金具有较高的储氢容量，Ti、Cr、Fe、Mn元素的价格差异比较大，Ti是该类合金唯一的A侧合金，而B侧元素Cr、Fe、Mn的单质金属价格大约为83000、15000、18000元。Ti-Cr基合金中B侧元素Cr比例大，金属Cr的价格昂贵，制备成本高。

发明内容

为解决上述存在的技术问题，本发明提供了一种适用于高压-金属氢化物储氢的储氢合金及其制备方法，适用于45MPa高压储氢，合金中B侧元素Mn比例大，合金制备成本低，储氢量高，能够实现低温活化，适应不同场合的需求。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：