[发明专利]镧镍合金－膨胀石墨固体复合吸附剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种复合材料技术领域的吸附剂及其制备方法，具体涉及一种镧镍合金-膨胀石墨固体复合吸附剂及其制备方法。

背景技术

作为一种以氢化物形态来储存氢气的重要手段，镧镍合金由于在储氢过程中具有压力低、吸放氢速度快以及性能稳定等优点，成为吸附储氢领域比较重要的一种储氢合金。但是镧镍合金也具有在吸放氢过程中易于粉化的缺点，这种粉化过程会引起传热性能的大幅度降低，从而导致其吸放氢速度出现较大的衰减。为了解决这种问题，一些研究人员提出了固化复合吸附剂。

经对现有技术的文献检索发现，Ana Rodrguez Sanchez在InternationalJournal of Hydrogen Energy(2003，28：515-527)上发表的“Expandedgraphite as heat transfer matrix in metal hydride beds”(膨胀石墨作为金属氢化物吸附床中的传热强化基质的研究，《国际氢源杂志》，2003，28：515-527)对金属氢化物吸附床中的膨胀石墨基质进行了研究。但是采用石墨作为金属氢化物的基质，由于金属氢化物的密度相对于石墨过大，导致其混合过程中金属氢化物易于沉积在石墨的底层，因此其混合极为困难。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种镧镍合金-膨胀石墨固体复合吸附剂及其制备方法，使其解决镧镍合金与膨胀石墨混合时，镧镍合金易于沉积于石墨底层，从而难于形成复合吸附剂的问题。本发明的复合吸附材料具有较高的导热系数和吸附速率以及较短的吸附和解吸时间。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明所涉及的镧镍合金-膨胀石墨固体复合吸附剂，由若干个叠加起来的复合吸附剂单元和固化膨胀石墨顶层基质块组成，其中：复合吸附剂单元由固化膨胀石墨凹形基质块(1)和镧镍合金夹层组成；固化膨胀石墨凹形基质块的组成材料为固化结构的膨胀石墨材料，其形状为圆柱形，且顶面向内部凹陷形成一个圆柱形内部容器；镧镍合金夹层的组成材料为散装的LaNi₅合金，均匀铺放在固化膨胀石墨凹形基质块的圆柱形内部容器中；固化膨胀石墨顶层基质块的组成材料为固化结构的膨胀石墨材料，其形状为圆柱形，位于最上层复合吸附剂单元的顶端；每个复合吸附剂单元中的固化膨胀石墨凹形基质块与固化膨胀石墨顶层基质块中含有的膨胀石墨质量均相等；每个复合吸附剂单元中含有的镧镍合金夹层的质量均相等。

所述镧镍合金夹层的质量在镧镍合金-膨胀石墨固体复合吸附剂的总质量中所占比例为40％到70％，余量为膨胀石墨。

所述固化膨胀石墨凹形基质块的密度为5～15kg/m³。

本发明所涉及的镧镍合金-膨胀石墨固体复合吸附剂的制备方法，包括如下步骤：首先制作密度为5～15kg/m³的固化膨胀石墨凹形基质块，然后将镧镍合金铺放在固化膨胀石墨凹形基质块圆环内部，形成镧镍合金夹层；从底部开始到顶部依次按照石墨凹形基质块-镧镍合金夹层的顺序罗列，最后同样制作密度为5～15kg/m³的固化膨胀石墨顶层基质块，将其铺放在最顶部镧镍合金夹层的上面，压制成固化复合吸附剂。

本发明固化膨胀石墨凹形基质块以及固化膨胀石墨顶层基质块相对于镧镍合金夹层形成了一个传热传质强化的夹层，并在镧镍合金夹层吸附膨胀过程中有效的限制了体积的增长。相对于普通散装的镧镍合金，本发明中的固化复合吸附剂的径向导热系数提高了51倍；轴向导热系数提高了13倍；加热解吸时间缩短了约17％；吸氢速率提高了24％。

附图说明

图1镧镍合金-膨胀石墨固体复合吸附剂结构示意图；

其中：1为固化膨胀石墨凹形基质块，2为镧镍合金夹层，3为固化膨胀石墨顶层基质块，4为复合吸附剂单元。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1

1、镧镍合金-膨胀石墨固体复合吸附剂的制备：