[发明专利]一种金属氢化物热泵用稀土系储氢合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种稀土系储氢合金，提供了一种适用于金属氢化物热泵 用稀土储氢合金，属于储氢合金领域。

背景技术

随着经济的发展和社会的进步，人们生活水平不断提高，使用空调的 单位或家庭日益增多。但常规空调能耗大，氟利昂作为工作介质，易泄漏， 破坏大气臭氧层，引起严重的环境问题，损害生态平衡。因此寻找和开发 新的替代材料已经成了各国普遍关注的问题。新型金属氢化物热泵空调系 统被认为是一种具有良好发展前景的方法，其优点是：可利用废热、太阳 能等低品味的热源驱动热泵工作，节能，环保，无振动，无噪音，可靠性 好，工作温度范围大。

金属氢化物热泵的工作原理是以氢气为工作介质，以储氢合金作为能 量转换材料。由相同温度下平衡压力不同的两种储氢合金组成的热力学循 环系统。利用它们的平衡压差来驱动氢气流动，使两种氢化物分别处于吸 氢(放热)和放氢(吸热)状态，从而达到升温增热或制冷的目的。

对金属氢化物热泵用储氢合金的性能要求有：合金应具备较高的吸放 氢反应可逆性、良好的吸放氢动力学性能、足够长的吸放氢循环寿命、明 显的吸放氢反应热效应以及较小的吸放氢滞后等。

选取合适的储氢合金是实现金属氢化物热泵高效率工作的关键之一。 目前大多数金属氢化物热泵用储氢合金均采用AB₅系，也有用Ti系的。但 TiFe系合金存在活化困难、吸放氢滞后大，易中毒等缺点；TiMn系合金容 量偏小。而AB₅系合金具有优良的综合性能，尤其是其平坦的压力平台特 性和良好的活化性能，同时具有较快的吸放氢动力学特性和较强的抗毒化 能力。因此我们采用对LaNi₅进行合金化以及改变合金计量比的方法寻找更 适合金属氢化物热泵用的储氢合金。

发明内容

本发明的目的在于提供一种金属氢化物热泵用稀土系储氢合金及其制 备方法，该合金具有容易活化、储氢容量高、平台压力低、吸放氢滞后因子 小，同时具有良好的吸放氢动力学性能和抗粉化性能，非常适用于金属氢 化物热泵用储氢合金。

本发明提供了一种金属氢化物热泵用稀土系储氢合金，其特征在于该 合金组成(原子组成)为La(Ni_3.8Al_1.2-xM_x)_y，其中M＝Mn、Cr、Fe、Cu， 0.2≤x≤0.6，0.94≤y≤1.0。

本发明所提供的金属氢化物热泵用稀土系储氢合金，其特征在于当 y＝1.0，x＝0.2时，M＝Mn、Cr、Fe、Cu。

本发明所提供的金属氢化物热泵用稀土系储氢合金，其特征在于当 y＝1.0，M＝Mn时，0.2≤x≤0.6。

本发明所提供的金属氢化物热泵用稀土系储氢合金，其特征在于当y ＜1.0时，x＝0.2，M＝Mn。

本发明所提供的金属氢化物热泵用稀土系储氢合金，其特征在于当 y＝1.0时，合金为单一的CaCu₅型六方晶体结构。

本发明所提供的金属氢化物热泵用稀土系储氢合金，其特征在于当y ＜1.0时，所述合金的主相为CaCu₅型六方结构，但有少量新相存在。

本发明还提供了一种金属氢化物热泵用稀土系储氢合金的制备方法： 其特征在于过程如下：

制备储氢合金La(Ni_3.8Al_1.2-xM_x)_y纽扣锭，按化学式进行原料配比，由于 Mn的熔点较低，熔炼时容易挥发，所以配样时Mn按Mn的重量百分比为 4％～5％的比例多加；然后在非自耗真空电弧炉中熔炼成合金铸锭，为了保 证合金的均匀性，合金共反复熔炼3至4次，为了防止氧化均在氩气保护 气氛下进行。

本发明所述的金属氢化物热泵用稀土系储氢合金的制备方法：其特征 在于制备得到的合金样品在真空状态下在1323K下进行退火，退火时间为 6h，之后快冷。