[发明专利]一种Li-Mg基复合储氢材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种Li-Mg基复合储氢材料及其制备方法，复合储氢材料由A和B两种组元复合而成，其通式为A_(100-x)B_x，其中A为LiNH₂和MgH₂按照摩尔比2∶1形成的混合物，B为可与LiNH₂和/或MgH₂中元素Li或/和Mg反应形成金属间化合物的元素Bi，In，Sb，Ge，Sn等，x＝3wt％～30wt％。采用机械球磨方法制备的复合储氢材料，表现持良好的可逆储放氢容量和动力学性能

背景技术

氢能作为一种清洁高效的能源得到了人们的广泛研究，而氢的储存与运输是氢能利用过程中急待解决的关键问题之一。自2002年Chen等人报道Li₃N可逆吸氢10wt.％，氨基化合物就成了人们的研究热点(P.Chen，Z.Xiong，J.Luo，J.Lin，K.Tan.Nature 420(2002)302-304)。

Li-Mg-N-H体系在100℃时的平衡压为0.3MPa，但需要加热220℃以上才能快速放氢。Chen和David对Li-Mg-N-H体系的放氢机理研究表明，反应过程中氨基化合物和氢化物中的Li⁺、H⁺和H-离子的扩散是吸放氢过程的限制步骤(P.Chen，Z.Xiong，L.Yang，G Wu，W.Luo.J.Phys.Chem.B 110(2006)14221-14225；David，W.I.F.Jones，M.O.Gregory，D.H.Jewell，C.M.Johnson，S.R.Walton，A.P.P.Edwards.J.Am.Chem.Soc.129(2007)1594-1601)。因此，增加氨基化合物、氢化物以及固相反应产物层中Li⁺、H⁺和H-等离子的扩散速度，可改善Li-Mg-N-H体系动力学性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种Li-Mg基复合储氢材料及其制备方法，可以实现在200℃以下快速放氢的应用需求，可逆放氢容量高于3.5wt％

本发明涉及的Li-Mg基复合储氢材料，是由A与B两种组元混合组成，其通式为A_(100-x)B_x，其中A为LiNH₂和MgH₂按照摩尔比2∶1形成的混合物，B为Bi，In，Sb，Ge和Sn中的一种。其中，x＝3～30wt％；100-x＝70～97wt％。

B为可与LiNH₂和/或MgH₂中元素Li或/和Mg反应形成金属间化合物的元素Bi，In，Sb，Ge，Sn等中的一种。

B为平均粒径≤50μm的粉末。

添加量x＝3wt％～30wt％；100-x＝70～97wt％。

本发明的Li-Mg基复合储氢材料优选为A₉₅Bi₅，其中，A与Bi的百分重量比为：95wt％∶5wt％。

本发明的Li-Mg基复合储氢材料优选为A₈₀Sb₂₀，，其中，A与Sb的百分重量比为：80wt％∶20wt％。

本发明的Li-Mg基复合储氢材料优选为A₇₀Sn₃₀，其中，A与Sn的百分重量比为：70wt％∶30wt％。

本发明的Li-Mg基复合储氢材料的制备方法，包括下述步骤：

(1)、将LiNH₂和MgH₂按照摩尔比2∶1混合，混合成A组元；

(2)、将元素Bi、In、Sb、Ge和Sn的纯金属或上述两种或两种以上元素的合金机械破碎至平均粒径0.1mm的颗粒后，在纯度＞99.99％的氩气保护气氛保护下球磨而成平均粒径≤50μm粉末，得到B组元；

(3)、将步骤(1)得到的A组元和步骤(2)得到的B组元按重量百分比70～97wt％∶3～30wt％混合，在0.5～6MPa的纯度＞99.99％的氢气气氛保护下球磨而成。

在本发明的Li-Mg基复合储氢材料的制备方法中，在所述步骤(2)中，球磨是采用行星式球磨方法，在球料重量比5∶1～50∶1，球磨时间50～200小时。