[发明专利]一种含有Nd4

说明书

本发明公开了一种含有Nd₄Mg₈₀Ni₈合金与纯Mg的水解制氢复合材料、其制备方法及其应用，水解制氢复合材料中Mg元素在复合材料中所占质量百分比为65～90％。本发明采用Mg块、Nd块、Ni块原料，根据比例混合原料后进行熔炼，凝固得到Nd₄Mg₈₀Ni₈合金，然后与Mg粉进行混合，对混合粉末进行球磨，获得含有Nd₄Mg₈₀Ni₈合金与纯Mg的水解制氢复合材料。本发明通过调整Nd₄Mg₈₀Ni₈合金与纯Mg的成分配比，在引入合金电偶腐蚀效应提高水解制氢产率和速率的同时，极大程度提高了镁基水解制氢材料的反应速率及产率，并且该复合材料的制备工艺简单、生产成本低便于工业化生产。

技术领域

本发明提供一种水解制氢复合材料、及其制备方法及其应用，属于制氢技术领域。

背景技术

能源是支撑当今人类文明与社会发展的重要物质基础，与人类的生产和生活密不可分。随着社会的快速发展，人口数量不断增长，人类对能源的需求量和消耗量也随之不断增高，这对环境造成了极大的破坏。因此，人们开始着力寻求一种对环境友好、新型可再生的清洁能源。在“碳中和”政策的推动下，氢能逐步走上能源舞台，因其具有能量密度高、储量丰富、价格低廉、燃烧副产物对环境无污染等优点，而被认为是一种可以替代化石燃料的清洁能源。

然而目前约95％的商业氢气仍是通过天然气的部分氧化和煤的气化获得的。尽管这些制氢技术更加成熟，成本更低，但随着对氢能需求的增加，人们对化石燃料的依赖依旧逐年加剧。近年来，在“碳达峰”和“碳中和”的背景下，开发高效、安全、环保、低成本制氢技术成为制备“绿氢”的重中之重。

采用Mg水解制氢的反应条件温和，无需使用昂贵的催化剂，可在标准大气环境下实现，而且Mg具有资源丰富、价格低廉、密度低等优点，因此越来越受到人们的广泛关注。如果不考虑水的重量，Mg的水解可以得到8.2wt.％的超高氢容量。因此，采用Mg进行水解反应制氢被认为是一种有望替代化石燃料制氢的方法。然而，在Mg水解时会产生大量的Mg(OH)₂钝化层，覆盖在反应物表面，进而阻碍反应的进行，使得制氢反应难以反应完全，且造成制氢动力学缓慢。研究表明，向Mg中添加过渡金属元素或稀土金属元素制备成镁合金可有效解决这一问题，镁合金第二相与Mg相产生电偶腐蚀效应，有效加速了阳极Mg相的腐蚀速率(Oh S K,Kim H W,Kim M J,et al.Design of Mg-Cu alloys for fast hydrogenproduction,and its application to PEM fuel cell[J].Journal of Alloys andCompounds,2018,741:590-596.)。但合金化改性方法首先需要其它元素与Mg相形成合金，而这些元素大多不会参与水解反应，因而造成理论放氢量的急剧下降。

发明内容

为了解决Mg水解制氢反应动力学缓慢的现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种含有Nd₄Mg₈₀Ni₈合金与纯Mg的水解制氢复合材料、其制备方法及其应用，在引入合金电偶腐蚀效应提高水解制氢产率和速率的同时，提高体系的理论放氢量，并降低了材料的成本，从而达到提高镁基水解制氢材料中Mg的反应动力学及产率的目的。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种含有Nd₄Mg₈₀Ni₈合金与纯Mg的水解制氢复合材料，其中Mg元素在复合材料中所占质量百分比为65～90％。