[发明专利]一种LiBH4掺杂氟化物的高容量可逆储氢复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及材料领域，尤其是储氢材料改性领域，具体为一种LiBH₄掺杂氟化物的高容量可逆储氢复合材料及其制备方法。本发明利用氟化物掺杂改善LiBH₄制备出一种放氢和可逆性能较好的复合储氢材料，具有制作成本低、可逆性能好等优点，具有较好的市场应用前景。

背景技术

近年来，随着化石能源的日渐枯竭，以及环境污染的日益加重，开发一种新型可再生清洁能源成为全世界共同关注的焦点。氢能作为一种理想的二次能源载体，其具有来源广泛、清洁、高效等优点，被认为是未来能源体系中重要的组成部分。目前，氢作为高能燃料已在航空航天事业中得到重要运用，其在交通运输方面也展现出了巨大的应用潜力。此外，氢能还可以运用于发电、电子工业、环境保护、氢能空调和冰箱等方面，具有广泛的应用前景。

氢能技术领域主要涉及氢的制取、氢的储存和运输、氢的规模运用这三个重大环节，而高效安全的储氢技术则是当前氢能大规模应用和发展的主要技术瓶颈。因此，开发出一种符合实际应用要求、安全高效的储氢技术具有重大的意义。

配位氢化物（如硼氢化物、铝氢化物、氨基氢化物等）具有高的质量储氢密度和重量储氢密度，被认为是最有可能实现车载储氢的材料之一。在众多的配位氢化物中，LiBH₄由于具有非常高的质量储氢密度（18.5wt.%）和体积储氢密度（121kg??H₂/m³），且在放氢过程中不会释放对燃料电池有害的杂质，从而被广大的科研人员所热切关注与亲睐。

LiBH₄在放氢过程中能释放出大量的氢气（13.5wt.%），但其只能在较高的温度下（T﹥380℃）才能进行，且放氢动力学缓慢；同时，LiBH₄放氢后重新吸氢的条件非常苛刻（600℃、35MPa），且重新吸氢后LiBH₄的生成率不高，导致可逆吸放氢量会随着循环次数的增加会快速降低。上述缺点的存在，大大限制了LiBH₄作为实际储氢材料的运用。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对LiBH₄作为储氢材料，存在放氢温度高，放氢动力学缓慢，重新吸氢条件苛刻，生成率低，循环性差的问题，提供一种LiBH₄掺杂氟化物的高容量可逆储氢复合材料及其制备方法。本发明的复合材料能够有效解决LiBH₄所存在的放氢温度高、循环放氢性能差等问题，有效改善LiBH₄的储氢性能，该复合材料能够用于电动汽车、电子产品、军用设备等领域，具有较好的应用前景。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种LiBH₄掺杂氟化物的高容量可逆储氢复合材料，由LiBH₄和氟化物组成，LiBH₄与氟化物的摩尔比为50~1:1；

所述氟化物为NbF₅、TiF₃、LaF₃、CeF₃、FeF₃中的一种或多种。

所述LiBH₄与氟化物的摩尔比为40~2:1。

所述LiBH₄与氟化物的摩尔比为20~5:1。

所述氟化物为NbF₅。

前述LiBH₄掺杂氟化物的高容量可逆储氢复合材料的制备方法，包括如下步骤：按配比称取LiBH₄与氟化物，将称取的LiBH₄与氟化物放入球磨机中，在保护气下进行球磨，球磨0.1~150min，得到复合材料。

按配比称取LiBH₄与氟化物，将称取的LiBH₄与氟化物放入行星式高能球磨机中，在保护气下进行球磨，球磨1~100min，球料比为10~50:1，转速为100~500rpm，得到复合材料。

按配比称取LiBH₄与氟化物，将称取的LiBH₄与氟化物放入球磨机中，在保护气下进行球磨，球磨0.5~10min，球料比为30~40:1，转速为300~400rpm，得到复合材料。

所述保护气为氩气或氢气。