[发明专利]一种镁镍-石油焦活性炭复合储氢材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种镁镍‑石油焦活性炭复合储氢材料及其制备方法，属于储氢合金材料技术领域。上述方法包括步骤1：石油焦活性炭制备；步骤2：Mg‑Ni储氢合金的制备；步骤3：复合储氢材料的负载：31)将步骤1制备的石油焦活性炭与步骤2制备的Mg‑Ni储氢合金混合均匀，然后置于氩气氛围保护的马弗炉上高温烧结；32)将烧结后的复合储氢材料置于氢化反应器活化处理；33)将活化后的复合储氢材料置于压片机内，挤压成圆柱形即可。本发明利用石油焦活性炭密集的孔径和间隙可产生球笼效应，高效限制了粉化储氢合金的离散聚集，具有储氢量高、吸放氢速率快、低应变积累等优点。

技术领域

本发明涉及储氢合金材料技术领域，具体提供一种镁镍-石油焦活性炭复合储氢材料及其制备方法。

背景技术

能源是人类社会赖以生存的重要基础，目前大量使用的化石燃料不可再生且污染严重，对世界各国带来了不同程度的能源挑战，寻找替代可再生清洁能源，成为经济发展的必然趋势，其中，氢能被认为是未来最有希望的能源之一，许多国家都在加紧研发、实施氢能源技术，因此氢能技术的研究，对于能量高效转换、解决能源危机、减少环境污染是非常重要的。

金属储氢材料又称为储氢合金，储氢原理是利用氢气与合金反应生成可逆的金属氢化物来储存，储氢密度大约是标况下氢气密度的1000倍，而且通过调节温度和压力可将吸附的氢气迅速释放。储氢合金分为AB₅型、AB₂型、AB型、镁系合金和AB₃型，其中镁系储氢合金理论储氢量大(MgH₂～7.6wt％)、价格低廉而受到科研工作者的广泛关注。但其有较高的热稳定性和较差的吸放氢动力学，制约了其实际使用。同时，单一储氢合金装填的方法，会导致合金在床体内的膨胀应力随循环次数不断增加，进而产生盈利聚集效应导致反应床塑变失效。

针对以上问题，采用泡沫金属等导热材料与储氢合金进行混合装填是常规提升储氢合金吸放氢热传导速率的方法，但大幅度降低了整体质量储氢密度。碳材料尤其碳纳米管具有密度低、廉价、高导热率等特点，亦可有效提升吸放氢速率，但纳米材料制备工艺复杂、成本高、负载完全均匀仍存在很大的难度。高硫石油焦制超级活性炭(HSPC)是一种超临界气体吸附材料，拥有超过3500m²/g的比表面积和丰富微孔结构，同时其碳结构也具有良好的导热性，科学合理负载后可提升Mg-Ni合金的吸放氢反应速率。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种镁镍-石油焦活性炭复合储氢材料及其制备方法，本发明利用石油焦活性炭密集的孔径和间隙可产生球笼效应，形成固定化的分单元负载模式，高效限制了粉化储氢合金的离散聚集，极大降低了单一储氢合金装填方法产生的应力积聚造成的反应床塑变失效风险。具有储氢量高、吸放氢速率快、低应变积累等优点。

为解决上述技术问题，本发明提供技术方案如下：

一方面，本发明提供一种镁镍-石油焦活性炭复合储氢材料的制备方法，包括：

步骤1：石油焦活性炭制备；

步骤2：Mg-Ni储氢合金的制备；

步骤3：复合储氢材料的负载：

31)将步骤1制备的石油焦活性炭与步骤2制备的Mg-Ni储氢合金混合均匀，然后置于氩气氛围保护的马弗炉上高温烧结；

32)将烧结后的复合储氢材料置于氢化反应器活化处理；

33)将活化后的复合储氢材料置于压片机内，挤压成圆柱片形即可。所述圆柱片高度为0.5-2cm，直径可参照市面上常用的圆柱储氢反应器设计。

进一步的，所述步骤1具体为：