[发明专利]一种镁基合金-分子筛复合储氢材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种镁基合金‑分子筛复合储氢材料及其制备方法，以分子筛粉末作为催化剂，通过搅拌摩擦加工的形式均匀添加到镁基合金中，再利用锉刀进行锉削，即得到镁基合金‑分子筛复合储氢材料；本发明利用搅拌摩擦加工的方式添加多孔结构的分子筛催化剂，可直接在已成型的板材上添加，操作简单、成本较低，制得的复合储氢材料具有较高的储氢量，良好的吸放氢动力学性能。

技术领域

本发明属于储氢材料领域，具体涉及一种镁基合金-分子筛复合储氢材料及其制备方法。

背景技术

随着气候变化问题的日趋严重，氢能作为绿色能源，其发展日益受到重视，而在众多的固态储氢材料中，镁基储氢材料受到极大关注。镁拥有高达7.6wt.％的理论储氢容量，极具发展前景，但镁基储氢材料存在动力学性能差、活化困难、吸放氢温度高等缺点，限制了其实际应用。

为解决上述技术问题，现有技术一般是通过球磨法来减小材料粒径，同时可添加催化剂来改善储氢动力学性能；也有通过塑性变形来改善合金的储氢性能，例如高压扭转、等通道挤压等方式，但这些方法明显存在着以下不足：(1)通过球磨的方式制备储氢材料，耗时长、效率低，设备成本高；(2)球磨后的粉末通常尺寸较小，并且镁基合金的化学性质活泼，细小的镁基合金粉末暴露在空气中时，极易发生自燃，使得样品在储存、运输和使用的过程中存在巨大的安全隐患，甚至威胁到人身和财产安全；(3)塑性变形的方式通常也仅限于细化晶粒尺寸，对储氢性能的提升效果有限；(4)塑性变形的方式难以实现催化剂的添加，现有技术中一般是在合金熔炼时，将催化剂以熔炼原料的形式添加到合金液中，不仅分散效果差、操作困难，对添加催化剂的要求也较高，无法实现低熔点催化剂的添加。

发明内容

本发明的目的在于解决上述已有技术的问题及不足，提供一种通过塑性变形添加催化剂以制备镁基复合储氢材料的制备方法，同时提供一种利用该方法制备得到的镁基合金-分子筛复合储氢材料。

本发明的技术方案为：一种镁基合金-分子筛复合储氢材料及其制备方法，包括镁基合金和分子筛粉末，分子筛粉末作为催化剂，通过搅拌摩擦加工的形式添加到镁基合金中，制备方法包括以下步骤：

(1)熔炼镁基合金原料，通过真空浇注得到镁基合金铸锭，再把得到的镁基合金铸锭切割成一定尺寸的板材，并用砂纸打磨掉镁基合金板材的氧化皮，在板材表面钻一排盲孔；

(2)将分子筛粉末填入上述的盲孔中并压实，再把添加了分子筛粉末的镁基合金板材固定在搅拌摩擦设备的加工台上；

(3)调整搅拌头的位置，使添加了分子筛粉末的盲孔孔心位于前进侧、盲孔孔心距搅拌针中心1～2mm，再进行搅拌摩擦加工，使分子筛粉末分散到镁基合金板中，得到镁基合金-分子筛复合板；

(4)将上述的镁基合金-分子筛复合板的非加工区切割去除，得到镁基合金-分子筛复合棒材，再用砂纸打磨掉该复合棒材表面的氧化皮，随后利用锉刀对该复合棒材进行锉削，收集锉屑，得到镁基合金-分子筛复合储氢材料；

所述的一种镁基合金-分子筛复合储氢材料及其制备方法，所述的镁基合金为镁锂合金。

所述的一种镁基合金-分子筛复合储氢材料及其制备方法，所述的分子筛为MCM-22分子筛。

所述的一种镁基合金-分子筛复合储氢材料及其制备方法，所述的锉刀为油光锉刀。

所述的一种镁基合金-分子筛复合储氢材料及其制备方法，所述的搅拌摩擦加工的搅拌头倾斜角为2.5°，转速为800r/min，加工前进速度50mm/min，下压量为0.1mm。

所述的一种镁基合金-分子筛复合储氢材料及其制备方法，所述的搅拌头的轴肩直径为18mm，搅拌针宽度为5mm，搅拌针长度为8mm。

所述的一种镁基合金-分子筛复合储氢材料及其制备方法，所述的盲孔孔径为1～3mm、孔深为5～8mm、孔间距为5～10mm。