[发明专利]一种钛铬钒储氢合金及其制备方法和用途

说明书

本发明涉及一种钛铬钒储氢合金及其制备方法和用途，所述钛铬钒储氢合金中以原子百分含量计包括：Ti 1‑45％，Cr 1‑45％，V 50‑90％，Ti/Cr比为(0.5‑2):3。所述制备方法包括：按配方进行配料得到粉料，将所述粉料在氩气气氛中进行熔炼，之后依次经破碎和筛分得到所述钛铬钒储氢合金。本发明提供的储氢合金通过对成分的合理设计，可提高合金的储氢量及活化性能，并可通过改变储氢合金吸放氢温度在一定范围内控制有效放氢量，同时也简化了制备方法，制备过程中可省略传统制备方法中需要高温热处理的过程。

技术领域

本发明涉及储氢合金领域，具体涉及一种钛铬钒储氢合金及其制备方法和用途。

背景技术

目前，氢能由于其具有高效和无污染的特点，是未来最理想的能源之一。储氢材料在氢能的开发和利用中起着重要作用。而固态金属有希望为燃料电池供氢。

金属储氢材料由于其优异的吸附、脱附氢气性能和活化能低的优点，成为目前固态储氢的重点研究方向。在众多储氢合金中，钛钒基固溶体型合金由于具有储氢量大和较高的理论电化学容量，但其电催化活性较差、放电容量不高、吸放氢的动力学性能差的缺点使得人们对钛钒基固溶体合金进行了大量的研究。目前的研究主要集中在通过添加锆(Zr)、铬(Cr)、锰(Mn)等微量元素或稀土材料来克服现有的钒基固溶体型吸放氢的动力学性能差和成本高的缺点。

如CN101435049A公开了一种高性能的稀土掺杂改性钛钒锰体心立方固溶体储氢合金，其化学式为Ti_xCr_yV_zMn_vCe_w，其中x+y+z+v＝100，15≤z≤50，0.7≤x/y≤0.8，0≤v≤12，0.3≤w≤3.0，其具有室温储氢容量在3.5wt％以上，393K和1个大气压条件下有效放氢量大于2.35wt％的储氢性能。该稀土Ce改性的高性能钛钒铬锰固溶体储氢合金具有制备工艺简单，易于大量生产等优点，然而在393K的放氢温度在为燃料电池供氢时存在技术瓶颈。

CN1473948A公开了一种高储氢量的Ti-V基BCC相储氢合金，合金组成为Ti_100-x-y-zV_xMn_yM_z，其中15≤x≤50，5≤y≤30，5≤z≤30，50≤x+y+z≤80(x，y，z均为原子百分含量)。M至少为Cr，Fe，Ni，Re(稀土)中的一种或两种元素。合金形成单一的BCC相或者是BCC相包含部分C14 Laves相的两相结构。合金的生产包括一个退火处理过程，其条件为：1073K-1773K下退火0.5-50小时。合金的最大吸氢量为3.8-4.2wt％，373K以下的放氢量为2.5-3wt％。该合金生产方法简单，在氢的存储和运输、镍氢电池负极材料、以及燃料电池用的储氢瓶等方面具有广泛的应用前景。虽然具有高的吸氢量和放氢量，但是原料合成处理需要长时间的高温过程，不利于实际应用。

然而现有技术中的储氢很久仍存在储氢量低，活化性能差、循环衰减快及不同温度下氢容量差异较大等问题。

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钛铬钒储氢合金及其制备方法和用途，该储氢合金的合金结构是单一的BCC相固溶体，避免了其他晶型结构对储氢性能的影响，提高了合金储氢量，该方法简单、快捷、有效的提高储氢材料的活化性能，使储氢材料可直接达到实际应用的需求。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种钛铬钒储氢合金，所述钛铬钒储氢合金中以原子百分含量计包括：Ti 1-45％，Cr 1-45％，V 50-90％，Ti/Cr比为(0.5-2):3。