[发明专利]一种镁金属氢化物含铁硫化物复合储氢材料及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种镁金属氢化物含铁硫化物复合储氢材料及制备方法，属于储氢材料技术领域。

背景技术

随着社会的发展，氢能作为一种新型能源，受到广泛的关注。而采用储氢材料储存氢气被认为是安全高效的，目前较理想的是Mg/MgH₂体系，其虽然储氢量高、成本低，但是其动力学性能较差，吸放氢条件要求较高，使其实用化受到了阻碍。

近年来，许多研究者通过向MgH₂中加入添加剂来改善镁储氢材料的吸/放氢性能。申请号201210045648.1的专利申请所提到的产品为本实验的前期研究，是将MoS₂作为添加剂加入到MgH₂中，在423k的温度下MgH₂复合材料21min内储氢量可达到3wt.%，在400s时即可达到最大储氢量的80%，和纯MgH₂对比吸氢效果明显，而在高温下含添加剂的MgH₂复合材料其放氢效果改善的不太明显。文献I.E.Malka,M.Pisarek,T.Czujko,J.Bystrzycki.Journal of Hydrogen Energy.36(2011)12909-12917则提出了在MgH₂中添加一系列过渡金属卤化物，通过球磨所得到的合金吸放氢速率有了提高，但是脱氢温度改善的不明显，同时，有些过渡金属卤化物如NbF₅价格比较昂贵，使其实用受到了一定的限制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种吸放氢性能好且工艺简单易操作的镁金属氢化物MgH₂含铁硫化物复合储氢材料及其制备方法。

本发明的复合材料是由氢化镁粉与质量分数为10～30%的含铁硫化物组成的复合储氢材料。上述复合储氢材料中含铁硫化物为Fe₃S₄、FeS、FeS₂中的一种。以上原料市场有售或根据文献合成（其中合成Fe₃S₄的参考文献Journal of Colloid and Interface Science363(2011)314-319）。

本发明所述的一种镁金属氢化物MgH₂含铁硫化物复合储氢材料及其制备方法包括下述步骤：

1、在氩气气氛保护下向氢化镁粉末中加入质量百分数为10～30wt.%的含铁硫化物。含铁硫化物的添加最好是在氩气保护的手套箱中进行。

2、将含铁硫化物与MgH₂混合置于球磨罐中，混合物在0.1～0.5MPa氩气的保护下，采用行星式高能球磨机对混合物进行机械球磨，球料质量比为35～45:1，转速为450～550r/min,间歇时间为5～30min,球磨时间为1～3h，通过机械球磨所得到的混合物即为MgH₂含铁硫化物复合储氢材料。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

1、本发明复合储氢材料有效改善了MgH₂吸放氢性能。当转速为450r/min,球料比为40:1，间歇时间为15min,球磨时间为2h,本发明制备的MgH₂-Fe₃S₄复合储氢材料的吸放氢速率比相同条件下未添加含铁硫化物的MgH₂提高2倍以上。

2、本发明的含铁硫化物成本廉价，易得。

3、本发明制备工艺简单，易操作，能源消耗少，制备成本低，易于实现产业化和推广。

附图说明

图1为本发明实施例1在423K、3MPa氢压下，MgH₂-Fe₃S₄（质量比4:1）复合储氢材料与MgH₂的吸氢速率对比图。

图2为本发明实施例2在473K、3MPa氢压下，MgH₂-Fe₃S₄（质量比9:1）复合储氢材料与MgH₂的吸氢速率对比图。

图3为本发明实施例3在573K、0.01MPa氢压下，MgH₂-Fe₃S₄（质量比7:3）复合储氢材料与MgH₂的放氢速率对比图。