[发明专利]MgH2-BiVO4储氢复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种储氢复合材料及其制备方法。

背景技术

能源是人类生存和发展的物质基础，包括经济的发展，社会的进步，科技的发展，都离不开能源的消耗。随着能源消耗量显著增加，在不久的将来将不能满足社会经济可持续发展。同时，由传统能源消耗引起的水污染、大气污染（温室效应）等对人类社会和自然环境产生了巨大危害，不仅使人类生活环境变差，而且造成了大量的动植物灭绝。因此，寻找一种新的能源来满足人类的需求相当关键。氢能作为一种新型能源，具有储量大、安全环保、单位质量能量高的特点而受到了广泛的关注，但由于其储存相对较为困难，从而限制了其实际的广泛应用。在多年来的研究中，很多学者都认为采用储氢材料储存氢气是安全高效的。目前由于镁基储氢材料具有理论储氢含量高、原料廉价易得、吸/放氢循环性能好等优点而受到了广泛的关注，但该储氢材料也存在着不足之处，如吸/放氢动力学性能相对较差且放氢温度比较高，若达到可以接受的放氢速率，放氢温度必须在350℃以上，从而限制了镁基氢化物在实际当中的的广泛应用。

近年来，许多研究者通过向MgH₂中加入添加剂进行高能球磨来改善其动力学以及热力学的性能。专利号为200810164115.6公开了一种添加熔炼的Mg₁₇Al₁₂以及Ni通过球磨制备了Mg-Al-Ni复合材料，该专利的动力学改善效果虽然相对较为明显，但是制备工艺比较复杂，成本也相对高。Baricco,M.,M.W.Rahman,et al.Journal of Alloys and Compounds.536,Supplement1(0):S216-S221则提出了向MgH₂中添加BaRuO₃通过球磨来改善其性能，但是该镁基复合材料的放氢量相对较少，不能满足实际的广泛应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种吸放氢性能好、制备工艺简单、易于操作的MgH₂-BiVO₄储氢复合材料及其制备方法。

本发明的储氢复合材料是由MgH₂与BiVO₄组成，其中BiVO₄含量占复合材料总质量的10～40%。以上原料市场有售或根据文献合成(其中合成BiVO₄的合成参考文献Journal of Alloys and Compounds.581(0):40-45)。

上述MgH₂-BiVO₄储氢复合材料的制备方法如下：

在氩气保护的手套箱中，将MgH₂和BiVO₄置于行星式高能球磨机的球磨罐中进行球磨，球料质量比为15～35:1，转速为450～550r/min,在0.1～0.5MPa氩气的保护下，球磨1～3h，每球磨20～45min，间歇15～25min，待球磨结束后自然冷却至室温，在氩气保护的手套箱中取出该复合材料并进行封装，得到MgH₂-BiVO₄复合材料。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

1、本发明的储氢复合材料有效改善了MgH₂吸/放氢性能，其吸放氢速率比相同条件下未添加BiVO₄的MgH₂提高了1倍以上。

2、本发明使用的BiVO₄易于合成，原料易得。

3、制备方法简单，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制得的MgH₂-BiVO₄储氢复合材料在423K、3MPa氢压下，与MgH₂的吸氢速率对比图。

图2为本发明实施例2制得的MgH₂-BiVO₄储氢复合材料在473K、3MPa氢压下，与MgH₂的吸氢速率对比图。

图3为本发明实施例3制得的MgH₂-BiVO₄储氢复合材料在623K、0.01MPa氢压下，与MgH₂的放氢速率对比图。