[发明专利]一种低钒储氢合金及其制备方法和用途

说明书

本发明涉及一种低钒储氢合金及其制备方法和用途，所述低钒储氢合金的元素组成为：(TiV_a)_x(CrMo_b)_yM_1‑x‑y；其中，M为Zr、Fe、Mn或Ce中的1种或至少2种的组合，x＝0.4‑0.5，y＝0.5‑0.6，a＝0.05‑0.15，b＝0.05‑0.15。所述制备方法包括如下步骤：(1)按配方进行配料，之后进行熔炼，得到中间料；(2)将步骤(1)所得的中间料依次进行真空吸铸和热处理，得到所述储氢合金。本发明提供的低钒储氢合金，通过对各组分的优化设计、物相调控以及工艺优化，显著的提高了有效放氢量，循环性能好，活性高同时结晶度高，制备过程简单，制备成本低。

技术领域

本发明涉及储氢合金领域，具体涉及一种低钒储氢合金及其制备方法和用途。

背景技术

金属钒具有典型的BCC结构，晶格常数为0.3027nm，其最大的特点是室温下能与氢气反应生成钒的氢化物VH₂，吸氢量高达3.93wt％，是AB5型储氢合金的3倍左右，引起了研究者的广泛兴趣。目前已开发出的BCC相固溶体型储氢合金主要集中在V-Ti，V-Ti-Cr，V-Ti-Fe以及V-Ti-Cr-Fe等。

如CN106801177A公开了一种V-Fe系固溶体型储氢合金及其制备方法。该储氢合金的化学式为(V_uFe_v)_100-x-yTi_xM_y-Re_z，其中x、y、z分别表示Ti、M、Re的原子数，x＝5-30，y＝0-10，z＝1-3，u、v分别为V、Fe在V-Fe中间合金中的原子数百分比，u+v＝1，u/v＝5-6；M为Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Mo、W、Ta、Nb和Al中的一种或两种以上的组合，Re代表稀土元素。其制备方法是：按照储氢合金中合金元素之间的化学计量比配料；采用真空非自耗电弧炉或真空感应炉在氩气保护下熔炼；铸态合金在惰性气体保护下于退火处理。本发明大幅降低了钒基储氢合金成本，有效改善了合金的吸放氢动力学、循环寿命，从而提高了材料的综合储氢性能。

CN107338385A公开了一种采用电弧熔炼-真空吸铸制备BCC结构为主的储氢高熵合金的方法，但未涉及V基储氢合金体系和通过调控BCC相与Laves相的比重以及低温退火改性以改善合金的性能。

CN101435049A公开了一种采用电弧熔炼或感应熔炼制备单一BCC相合金，但未涉及通过真空吸铸快速冷凝减小结晶偏析以提高储氢性能和通过调控BCC相与Laves相的比重以及低温退火改性以改善合金的性能。

CN101109055A公开了一种采用吸铸法制备低钒固溶体合金的方法，但该储氢合金放氢平台压较低，平台斜率较大，进而导致最大储氢量只有3.2wt％，且未涉及通过部分元素取代以调控储氢合金的晶格参数、BCC相与Laves相的比重以及低温退火改性以提高储氢性能。

然而现有技术中，仍存在储氢合金吸氢量和放氢量较低及活化性能差等问题。

发明内容

鉴于现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种低钒储氢合金及其制备方法和用途，本法提供的低钒储氢合金有效放氢量高和循环性能好，活性高同时结晶度高，制备过程简单，制备成本低。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种低钒储氢合金，所述低钒储氢合金的元素组成为：(TiV_a)_x(CrMo_b)_yM_1-x-y；

其中，M为Zr、Fe、Mn或Ce中的1种或至少2种的组合，x＝0.4-0.5，y＝0.5-0.6，a＝0.05-0.15，b＝0.05-0.15。