[发明专利]一种高熵储氢合金及其制备方法

说明书

本发明提供了一种高熵储氢合金及其制备方法，所述高熵储氢合金的组成通式为Tisubgt;a/subgt;Crsubgt;b/subgt;Vsubgt;c/subgt;Mnsubgt;d/subgt;Mosubgt;e/subgt;Cesubgt;f/subgt;；其中0.3≤a≤0.5，0.05≤b≤0.2，0.2≤c≤0.3，0.25≤d≤0.4，0.05≤e≤0.1，0.01≤f≤0.03。其具有优异的吸放氢性能，最大吸氢量≥3.5wt％，有效放氢量≥2.4wt％，室温放氢平台压≥0.2MPa，经100次循环使用后，最大吸氢量仍≥3.2wt％。

技术领域

本发明属于储氢合金技术领域，尤其涉及一种高熵储氢合金及其制备方法。

背景技术

目前，人类主要依赖矿物燃料(例如石油、天然气以及煤炭等)等非可再生能源来满足现代生活对能源的需求。根据估计，到本世纪中叶，石油资源将会开采殆尽。面对传统能源紧缺的严峻挑战，各个国家都在积极开发如太阳能、风能和海洋能(包括潮汐能和波浪能)等可再生能源，同时，氢气、甲醇等燃料作为汽油、柴油的替代品，也受到了广泛关注。

氢能与风能、太阳能、海洋能等被认为是最有应用前景的绿色能源。目前储氢合金按组成元素的主要种类分为：稀土系、钛铁系、锆系、镁系、钒系五大类。稀土类合金的最大缺点是其容量太小，无法满足高容量的需求且吸放氢循环过程中晶胞体积膨胀大；钛锆系储氢合金实际就是一种能够吸氢的Laves相，具有储氢容量高，循环寿命长等优点，但也存在活化困难、价格贵等一些难以克服的缺点；钛铁系合金能可逆地大量吸放氢，而且二元素在自然界中含量丰富，但其活化较困难；镁系储氢合金拥有丰富的资源、储氢容量高，但这类合金的吸氢/放氢动力学性能差。

钒系BCC型合金具有较高的储氢容量，目前已开发出的BCC(Body-Centered Cubic(lattice))固溶体型储氢合金主要集中在V-Ti，V-Ti-Cr，V-Ti-Fe以及V-Ti-Cr-Fe等，其中以含Fe的合金研究尤为热门。虽然V-Fe合金改善了吸放氢动力学及循环寿命，但其活化困难。

现有的储氢材料难以满足目前的应用要求，阻碍了储氢材料的进一步发展。因此，开发一种新型的储氢材料是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高熵储氢合金及其制备方法，通过对各组分的优化设计，提供的高熵储氢合金具有优异的稳定性、活化性能及循环性能，同时还具备高熵合金优异的力学性能，提供的制备方法工艺简单，且成本低。

为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种高熵储氢合金，所述高熵储氢合金的组成通式为Ti_aCr_bV_cMn_dMo_eCe_f；其中0.3≤a≤0.5，0.05≤b≤0.2，0.2≤c≤0.3，0.25≤d≤0.4，0.05≤e≤0.1，0.01≤f≤0.03。

本发明通过对各组分的优化设计，提供的高熵储氢合金具有优异的稳定性、活化性能及循环性能，同时还具备高熵合金优异的力学性能，本发明在储氢材料高熵合金中掺杂稀土元素Ce，得到稀土高熵合金，能够进一步降低活化时所用的温度，提高了稳定性能。

本发明所述高熵储氢合金在放氢过程中的平台压可达到0.2MPa以上，吸放氢过程中的温度低至30℃以下，使得高熵储氢合金的吸放氢过程简单易操作，合金更容易活化。