[发明专利]一种AB2

说明书

本发明公开了一种AB₂型储氢合金及其制备方法，属于材料技术领域。本发明所述产品中由于组成元素中引入了特定量的钙元素，使得整体合金的活化条件迅速降低，能在常温下进行活化；同时该产品在制备过程中引入了特殊的熔炼‑热处理步骤，基于特定的处理温度，产品在制备后各元素分布均匀性高，晶格稳定，吸放氢平台斜率显著降低，吸氢量均可达到1.8wt％以上，放氢率均可达到94％以上。

技术领域

本发明涉及材料技术领域，具体涉及一种AB₂型储氢合金及其制备方法与应用。

背景技术

在氢能产业链中，氢气的储存和运输成本占比中最高。开发高效储氢技术是氢气成本降低和大规模应用的关键。目前最常用的储氢技术——高压储氢存在加氢站建设成本高、安全风险大、氢气压缩能耗高(35～70MPa)、关键设备依赖进口等问题。液氢存储是氢气大规模存储的重要方式之一，但是存在液化能耗高等问题。

相比于上述方式，以合金作为储氢材料进行储氢具有安全性高、储氢压力小(3～5MPa)、储氢能耗低(对比高压储氢节能10％以上)、体积储氢密度高等优点，而其中AB₂型储氢合金，其典型代表Ti-Mn系储氢合金，具有成本低、理论储氢量较高(2.0wt％)、吸放氢平台适中等特点，是最有应用前景的合金储氢材料之一。

然而，目前AB₂型储氢合金的活化条件比较苛刻(一般需要高温下抽真空或者高压下充氢)，难以在普通使用条件下达到，同时该材料吸放氢平台斜率较大，会导致有效放氢量较低，因此暂时还无法实现大规模应用。

发明内容

基于现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供了一种AB₂型储氢合金，该产品中由于组成元素中引入了特定量的钙元素，使得整体合金的活化条件迅速降低，能在常温下进行活性；同时该产品的吸放氢平台斜率显著降低，有效放氢量提升。

为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种AB₂型储氢合金，结构式为Ti_aCr_bM_cCa_d；其中，M为Fe、Mn中的至少一种，a＝0.8～1.2，b＝0.5～1.5，c＝0.5～1.5，d＝0.01～0.05。

本发明所述AB₂型储氢合金的元素组成中，引入了0.01～0.05摩尔配比的钙元素，由于与氢气的竞争性，钙元素在活化阶段可以优先与氢气生成氢化钙，从而有效提升产品在常温下的活化性能；另一方面，包括钙在内的金属元素配比需要维持在稳定合适的范围，否则如果钙、铁、锰等元素含量过少或过多，可能都会导致合金的晶格常数发生变化，晶体结构发生改变，而经发明人发现，以上述范围对各元素配比进行限定下得到的合金产品性能优异。同时该产品具有较小的吸放氢平台斜率，最终产品的吸放氢效率高。

优选地，所述M为Mn，a＝1～1.1，b＝0.8～1，c＝1.1～1.2，d＝0.02～0.03。

本发明的另一目的在于提供所述AB₂型储氢合金的制备方法，包括以下步骤：

(1)将Ti源、Cr源、M源以及部分Ca源混合，随后熔炼，得中间合金；所述Ti源、Cr源、M源、部分Ca源中，Ti、Cr、M、Ca的物质的量之比为a:b:c:d；

(2)将中间合金与余量Ca源在800～1000℃下热处理12～24h，冷却，即得所述AB₂型储氢合金。