[发明专利]一种适用于低压固态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低压固态储氢的储氢合金及其制备方法，所述储氢合金可由R_1‑x‑yM_xMg_y(Ni_1‑bT_b)_a化学通式表示，式中，x、y、a、b表示摩尔比，0≤x≤0.35，0.15≤y≤0.30，2.90≤a≤4.10，且b的取值满足0≤ab≤0.20；本发明还提供了上述合金的制备方法，经过配料、熔炼及热处理制备储氢合金，制备方法简单，能够有效消除合金中AB₅相和AB₂相非超晶格结构，保证所得合金的超晶格相结构纯度及其储氢性能，制备的储氢合金在25~100℃条件下，可逆吸放氢容量均大于1.6wt%，5min之内即可吸放氢至最大容量的80%以上，且放氢平台压力大于1MPa。

技术领域

本发明属于新能源材料领域，涉及一种适用于低压固态储氢的储氢合金及其制备方法。

背景技术

当今社会能源与环境问题的凸显迫使人们寻求清洁的可再生能源，从而使得储量丰富、来源广泛、零污染的氢能跃入人类的视野，并受到日益广泛关注。当前，以氢燃料电池为代表的氢能产业正在加速发展，受到世界发达国家政府和企业的高度重视，已成为世界经济新的增长点。我国也高度重视氢能的发展及应用。根据《中国氢能产业基础设施发展蓝皮书》预计，到2030年，我国氢燃料电池车保有量将达到200万辆，占全国汽车总产量比重约5%。届时，中国有望成为全球最大的燃料电池汽车市场，氢燃料电池汽车产业产值有望突破万亿元大关。

氢燃料电池汽车产业链包括制氢、运氢、加氢、车载储氢、燃料电池系统、汽车电力驱动系统等环节。但受氢燃料自身特性限制，车载储氢当前已成难以攻克的环节。目前车载储氢技术主要有高压气态储氢、低温液态储氢和固态储氢等。高压气态储氢因技术相对成熟、成本相对较低成为目前氢燃料电池汽车主要储氢技术，其车载储氢瓶大多使用35MPa高压储氢瓶，体积储氢密度为20kg/m³，但目前高压加氢站成本偏高，而且仍存在体积储氢密度偏低和安全隐患大等问题。

低压固态储氢技术因其具有高安全性和高密度的特点而备受关注，其工作压力仅有5MPa，而且体积储氢密度可达40-50kg/cm³。目前，在众多固态储氢材料中，储氢合金以其体积储氢密度高、安全稳定性好和应用条件温和而成为目前最具实际应用价值的选择。在现有不同系列的储氢合金中，AB₅型储氢合金易活化、吸放氢速度快、滞后小，但合金储氢量低，难以满足日益增长的燃料电池产业需求，而AB₂型储氢合金储氢量大，但其吸/放氢平台压力低且成本较高。此外，常见储氢合金还包括Ti、Zr系Laves相合金和Mg系合金，然而前者虽然储氢容量较高，但活化困难，动力学性能不理想；而后者储氢容量最具优势，但是吸放氢温度过高，动力学性能迟滞，均制约着其大规模应用。因此，开发储氢容量高、吸/放氢平台压力高、吸/放氢速率快、易活化的新型储氢合金以满足低压固态储氢装置及加氢站应用需求是目前低压固态储氢技术领域亟待解决的关键技术问题。

发明内容