[发明专利]一种适用于制造高压超纯氢的贮氢合金

说明书

本发明涉及一种稀土金属化合物。

氢是一种重要的工业原料，也是未来的主要能源之一。氢的主要技术指标是它的压力和纯度，市售的瓶氢，要求其压力不低于12.3MPa（125kg/cm²），对于纯度，随氢的应用场合不同而不同。

关于氢的增压，传统的方式是采用往复式压缩机压缩，如采用机械压缩机，可用于压缩纯度不高于99.99%的氢，膜压机可用于压缩纯度不高于99.999%的氢。应用往复式压缩机其缺陷是能耗高，且存在振动、磨损、噪音、油污以及使氢纯度降级等弊病。

目前，贮氢合金被广泛应用于氢的净化、贮运、压缩，利用贮氢合金-氢系的分解压随温度升高而增大的特性，将贮氢合金在室温下吸氢而形成金属氢化物，给金属氢化物加热便可获得较高压力的解吸氢。例如：

（1）、1971年，美国布鲁克海文国家实验室（简称BNL）的J·Reilly等人用氢化物VH₂在18℃吸氢，50℃解吸压缩，氢压由7atm提高到24atm（Rev.Sci.Instrum.42，1495）。

（2）、随后，荷兰Van    Mal用贮氢合金LaNi5制成用于制冷的氢压缩器，15℃吸氢，160℃解吸压缩，氢压由4atm压缩到45atm（Philips    Res.Repts.Suppl，1976，No.1    P67）。

（3）、1981年，美国Ergenics公司研制的氢压缩器，用贮氢合金LaNi_4.5Al_0.5，升温到300℃，使氢增压到75atm（Am.Chem.Soc.Symp.Ser.164，223）。

（4）、日本专利JP55-149104提供的多级压缩方案，其最高压力级用贮氢合金MmNi₅，加热至80℃，压力为5.9MPa。

上述方案的共同缺陷是：现有的贮氢合金材料都不能将氢压提高到12.3MPa以上，达不到市售高压瓶氢的压力要求。

本发明的任务在于提供一种适用于制造高压超纯氢的贮氢合金，在室温下吸氢净化，加热到97～100℃解吸增压，获得纯度为99.9999%及压力为15MPa的高压超纯氢，满足市售瓶氢氢压达到12.3MPa以上的需求。

本发明的贮氢合金含有混合稀土金属元素，其特征在于：分子式为：

Mm_0.95-xCa_xCu_0.05Ni_5-yAl_y

式中x＝0.05～0.25，y＝0.05～0.15，混合稀土金属Mm牌号为RECe-45，它的总稀土金属含量不小于98%，

在稀土金属中Ce含量不小于45%，杂质含量Fe不大于1.0%，Si不大于0.15%，S不大于0.02%，P不大于0.01%。

本贮氢合金分子式优先选用：

Mm_0.75Ca_0.2Cu_0.05Ni_4.95Al_0.05。

本贮氢合金氢化物加热解吸增压压缩的分解压表达式为：

LnPH₂＝10.57- 2915/(T)

式中PH₂单位为MPa，T为绝对温度。根据不同的压力要求选择相应的加热温度。氢分解压为15MPa时，其加热温度为97～100℃。图1为氢分解压-温度关系图，图中：

A-采用现有的MmNi₅氢化物。

B-采用Mm_0.75Ca_0.2Cu_0.05Ni_4.95Al_0.05氢化物。

本贮氢合金为单相组织。

应用本贮氢合金实现氢气净化，可根据净化后的纯度要求，选择合适的原料氢以及解吸氢的消耗量来达到。如要求净化后纯度达到99.9999%的超纯氢，则选用纯度为99.99%的纯氢，为原料，经过本贮氢合金一次净经，获得纯度为99.9999%的超纯氢，净化过程，解吸氢消耗量为10%;若在本贮氢合金一次净化前，先经过一个内装钯分子筛和5A分子筛的催化脱氧干燥器预净化，以纯度为99%、压力为2.0～3.0MPa普氢为原料，可获得纯度为99.9999%、压力为15MPa的高压超纯氢，净化过程，解吸氢消耗量为5%。

实施例：