[发明专利]一种稀土-镁-过渡金属基储氢合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及储氢材料领域，特别提供了一种储氢温度适中和储氢量大的稀土-镁-过渡金属基储氢合金的制备方法。

背景技术

随着环境恶化和能源的匮乏，发展环境友好型能源已成为各国研究的焦点。目前，由于氢具有高的能量密度和环境友好性而成为最有吸引力的能源形式之一。但是，如何实现氢的安全高效储存和运输是目前解决氢能实际应用的关键之一。为此，人们研究和开发了各种不同类型的储氢材料。金属及合金氢化物体系作为氢优良的储存和运输材料已得到了快速发展。其中，含有镁和稀土为基础原料的各类稀土-镁基储氢合金材料由于具有密度低、储氢容量大和成本低得优点而受到广泛关注。但是，这类合金普遍存在的问题是，当金属镁含量较高时，合金的吸放氢温较高，一般高于300℃，且吸放氢速度慢和循环寿命差；而当金属镁含量较低时，合金的储氢量则较低，一般低于3wt.％。因此，寻找和开发具有新型储氢结构和组成的稀土-镁基储氢合金材料已成为储氢材料领域研究的一个具有重要意义的实际课题。

中国发明专利申请号03149652.0号公开了一种机械合金化方法制备的组成为La2-xMxMg17的储氢材料，其中M选自Cu、Al、Ni、Fe、Co、Mn、V、Cr、Zn和Sn等，0＜x＜2。

中国发明专利申请号200410012968.2公开了一种RexMgyNi4-xAx储氢合金及非晶的制备方法，Re＝Ca、La、Ce、Pr、Nd、Y、混合稀土，A＝Ti、Co、V、Zr、Nb、Mn、Mo、Cu、Al、Fe，其中0≤x≤2；0≤y≤2；0≤z≤1。

中国专利申请号01145250.1和中国专利申请号01131897.X公开了一种新型稀土系储氢电极的制备方法和淬火处理方法，其中分子式为Al-yByCx，式中0.01≤y≤0.8，2.0≤x≤4.0，其中A为La、富La混合稀土Ml、Ce、富Ce混合稀土Mm、Pr、Nd中的一种、两种或两种以上成分，B为Mg、Ca、Be、Sr、Ba中的一种、两种或两种以上成分，C为Mn、Fe、Mo、Co、Al等元素中的一种、两种或两种以上成分。

中国专利号200510033055.3公开了一种REMg3型储氢合金及其制备方法，该合金的分子式为RE1.2-xMg3Niy，其中RE为混合稀土，0≤x≤0.4，0≤y≤1。

上述文献中述及的稀土-镁-镍基储氢合金存在的主要有问题有：

(1)合金La2-xMxMg17中由于镁含量太高和缺少催化活性高的合金元素或第二相，从而存在吸放氢温度高和循环寿命差等缺点。另外，采用机械球磨的方法制备合金材料存在工艺复杂和不易工业化的困难。

(2)合金RexMgyNi4-xAx中含有Co、Mo等价格高元素，合金成本高。并且存在V、Zr等环境污染的元素。

(3)合金Al-yByCx合金中不含有催化活性高的元素，吸放氢困难。

(4)RE1.2-xMg3Niy合金为单一结构的LaMg3型合金，由于Mg含量较高，存在吸放氢温度较高和寿命差的问题。

(5)镁在合金制备中极易于挥发损失，但是上述专利的实施例中均未给出熔炼中有效控制镁损失的有效方法和实际制得样品的测试组成偏差，存在实际组成远远偏离合金设计组成和实际组成不稳定的问题。

发明内容

本发明涉及储氢材料领域，特别提供了一种储氢量大和吸温度适中的稀土-镁-过渡金属基储氢合金的制备方法。

本发明提供了一种在较低温度下具有较高储氢量的稀土-镁-过渡金属基储氢合金的制备方法，其特征在于：该合金的组成为REMgxMy，RE为La、Ce、Pr、Nd中的一种或一种以上元素，M为过渡金属中的Cu、Ni、Mn、Fe、Zn中的一种或一种以上元素，并且1≤x≤2，1≤y≤3。