[发明专利]一种抗氧化的镁基复合储氢材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种抗氧化的镁基复合储氢材料及其制备方法，其制备方法为：(1)通过熔剂保护法制备Mg‑Ni二元合金；(2)将得到的Mg‑Ni二元合金进行机械粉碎，得到Mg‑Mg₂Ni合金粉末；(3)对Mg‑Mg₂Ni合金粉末进行吸放氢活化；(4)将活化后的材料先与Nb₂O₅球磨2小时，再添加CeO₂球磨1小时，得到MgH₂‑Mg₂NiH₄‑Nb₂O₅‑CeO₂系复合储氢材料。本发明制备工艺简单，耗时短，所得颗粒尺寸细小，放氢温度及放氢速率较MgH₂及MgH₂‑Mg₂NiH₄明显改善，利用Nb的多价态性及CeO₂独特的氧化还原性，该复合材料在空气中长时放置后仍具备良好放氢性能，适合工业化生产。

技术领域

本发明涉及储氢合金材料及其制备工艺领域，具体涉及一种抗氧化的镁基复合储氢材料及其制备方法。

背景技术

随着传统能源短缺及环境污染的加剧，清洁高效的新能源成为研究的重点，氢由于其来源广、能值高、无污染等优点而备受重视。氢的制备、储运及使用是实现氢能规模化应用的三个关键方面，目前氢的储运发展滞后，安全高效的氢储存是限制氢能大规模应用的关键。

在现有的储氢方法及储氢材料中，Mg由于具有储氢量高、价格便宜、对环境无污染等优点而成为储氢材料的理想选择，MgH₂的储氢量高达7.6wt.％，且其吸放氢可逆性好，但是由于Mg-H键比较稳定，导致MgH₂放氢温度往往在300℃以上，吸放氢速率缓慢。近年来通过合金化、尺寸细化、催化等方法，镁基材料的储氢性能有大幅改善，但Mg表面极易与氧或水汽等反应生成致密且连续的MgO或Mg(OH)₂钝化层，明显阻碍氢的吸附、解离及扩散等过程，从而显著降低其吸放氢速率及储氢量。在实际生产和应用过程中，无法完全避免镁与空气或水汽等的接触，维持极低氧环境所消耗的资源和技术难度也会严重制约Mg的大规模应用。

发明内容

本发明的目的是针对镁表面易氧化，生成的MgO或Mg(OH)₂钝化层显著降低其放氢速率、升高放氢温度的问题，提供一种抗氧化的镁基复合储氢材料及其制备方法，利用Nb的多价态及CeO₂独特的氧化还原性，制备一种具备抗氧化性的镁基复合储氢材料，与空气长时接触后仍保持较低的放氢温度以及较快的放氢速率。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案是：

一种抗氧化的镁基复合储氢材料，其制备方法包括以下步骤：

(1)通过熔剂保护法制备Mg-Ni二元合金；

(2)将得到的Mg-Ni二元合金进行机械粉碎，得到Mg-Mg₂Ni合金粉末；

(3)对Mg-Mg₂Ni合金粉末进行吸放氢活化，得到复合物材料；

(4)将吸放氢活化后的复合物材料先添加Nb₂O₅进行球磨，再添加CeO₂进行球磨，得到MgH₂-Mg₂NiH₄-Nb₂O₅-CeO₂系复合储氢材料。