[发明专利]一种空气稳定型储氢材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种空气稳定型储氢材料及其制备方法。空气稳定型储氢材料由固体储氢材料及其表面包覆的聚合物构成，其制备方法是将聚合物溶于有机溶剂得到聚合物溶液，所述聚合物溶液与固体储氢材料充分混合使储氢材料表面完全润湿，再进行干燥处理，即得。该空气稳定型储氢材料在空气中稳定，并具有较好的吸放氢动力学性能、储氢容量和循环稳定性。

技术领域

本发明涉及一种储氢材料，具体涉及一种空气稳定型储氢材料，还涉及其制备方法，属于储氢技术领域。

背景技术

当今的储氢技术应用主要以高压气态储氢为主，但高压气罐成本高、技术不成熟以及安全性低，并非最佳的储氢方案。固体储氢材料以其高体积储氢密度以及较高的安全性，成为了储存氢气的候选材料，并有望用于开发移动设备的燃料电池和车载储氢装置。

固态储氢材料中，金属氢化物(MH_x)具有较高的理论储氢容量，因此以MgH₂为代表的金属氢化物已经成为一种能够进行高容量储氢的储氢材料而进行研发。镁基储氢合金资源丰富、价格便宜、重量轻、相对吸氢量大，具有很高的应用前景。AB₂型、AB₅型储氢合金如TiMn₂和LaNi₅在常温的状态下就可以比较容易进行吸放氢的过程。但是，由于储氢合金一般含有活泼金属，暴露在空气中极易被氧化，氧化物或氢氧化物的形成会导致储氢容量降低和性能衰减。有些储氢合金粉末暴露在空气中或水中甚至还会剧烈反应、自燃。因此，储氢合金粉末通常都在无水无氧的环境中处理并保存。这给储氢合金粉末的操作和存放带来一定的危险性。

不同的高分子膜对不同种类的气体分子的透过率和选择性不同，因而可以从气体混合物中选择分离某种气体。许多高分子膜对氢气具有高选择性、高渗透性。同时，氢气分子尺寸很小，在透过聚合物薄膜时仍有很高的渗透通量。

因此，在易被氧化的储氢粉末外包覆可有效隔绝水、氧的聚合物薄膜，研究出一种包覆层可控的空气稳定型储氢材料对储氢材料的储存、储氢性能的循环稳定性具有重要的意义。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的第一个目的在于提供一种在空气中稳定，以及具有较好吸放氢动力学性能、储氢容量和循环稳定性的固体储氢材料。

本发明的第二个目的在于提供一种空气稳定型储氢材料的制备方法，该制备方法简单、可控、成本低，有利于工业化生产。

为了实现上述技术目的，本发明提供了一种空气稳定型储氢材料，其由固体储氢材料及其表面包覆的聚合物构成。

本发明技术方案的关键是在普通的固体储氢材料表面包覆了一层特殊的聚合物层，这层聚合物可以有效隔绝水、氧，其对空气中的水和氧气有较低的渗透率，但对氢气有极高的渗透率，从而使得固体储氢材料在空气中可以稳定存在，在固体储氢材料制备、转移和使用的过程中，聚合物层可有效预防空气中水、氧气对储氢粉末的污染，使其吸放氢动力学性能、储氢容量和循环稳定性不受到损失，同时聚合物层对固体储氢材料进行表面包覆能够防止固体储氢材料粉末由于团聚、长大，而导致其储氢性能下降。

作为一个优选的方案，所述固体储氢材料包括镁基储氢合金、AB₂型储氢合金和AB₅型储氢合金中至少一种；其中，A为Mg、La或Ti，B为Ni或Fe。这些固体储氢材料为现有技术中常见的固体储氢材料，A为与氢结合力大的金属元素，B为与氢结合力相对较小的金属元素。