[发明专利]一种氢化铝锂基复合储氢材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于储氢材料技术领域，特别涉及一种氢化铝锂基复合储氢材料及其制备方法。

背景技术

氢能具有储量丰富、热值高和对环境友好等优点，被认为是人类未来理想的二次能源，储氢技术的发展对氢能的安全高效和规模化利用至关重要。碱金属或碱土金属以及第IIIA族元素可与氢形成配位氢化物，因其具有极高的储氢容量，而成为储氢材料研究和开发的重点。例如，氢化铝锂的理论氢含量高达10.6wt.％，在固态储氢领域具有极好的应用前景。然而，高的热力学稳定性和差的放氢/再吸氢动力学性能极大地限制了其实际应用。因此，调变氢化铝锂吸放氢的热力学本性和动力学特性是改善其储氢性能的关键。

近年来，人们发展了多种改善氢化铝锂储氢性能的方法，其中包括多组元反应体系的构建和催化掺杂改性等。将氢化铝锂与氢化镁、硼氢化锂等物质进行复合而构建多组元反应体系可以改变氢化铝锂放氢路径，降低放氢焓变和热力学稳定性。然而，现有的反应体系放氢温度仍较高且反应较慢，另外在改变反应路径的同时可能会产生不可逆吸氢的副产物。目前，围绕氢化铝锂催化掺杂改性的方法主要有：添加单质改性、添加卤化物改性和添加氧化物改性等，单质催化改善氢化铝锂储氢性能的效果相对较差，金属氧化物和卤化物的催化效果较好。然而现有的金属卤化物和氧化物等催化剂制备工艺复杂，且成本均较高，尤其是催化效果好的高纯度、高分散性的纳米级金属卤化物或氧化物粉体。

发明内容

本发明针对现有氢化铝锂储氢技术的不足，提供了一种成本低、工艺简单、性能优良的氢化铝锂基复合储氢材料及其制备方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

本发明所提供的氢化铝锂基复合储氢材料由氢化铝锂(或氢化铝锂与硼氢化锂的混合物)和工业固体废弃物组成，其中工业固体废弃物的添加量为20～30wt.％。所述氢化铝锂与硼氢化锂混合物中，氢化铝锂与硼氢化锂的摩尔比为1:2。

所述工业固体废弃物为粉煤灰或高炉矿渣粉中的一种。

本发明所提供的氢化铝锂基复合储氢材料的制备方法为：称取氢化铝锂(或氢化铝锂与硼氢化锂的混合物)和工业固体废弃物粉末并混合，采用行星式球磨机对混合粉末进行球磨处理。

所述球磨处理在0.5～1MPa氢气保护下进行，球料比为20～30:1，转速为300～400rpm，球磨时间为2～5h。

本发明的科学原理如下：

本发明以工业固体废弃物(如粉煤灰或高炉矿渣粉)作为氢化铝锂(或氢化铝锂与硼氢化锂的混合物)的改性剂。从化学组成上来看，工业固体废弃物可认为是一类复杂氧化物材料，在加热条件下其可以通过反应或催化作用促进氢化铝锂中Al-H键的断裂，降低放氢稳定性。同时，工业固体废弃物具有良好的分散性能，能够阻止氢化铝锂颗粒团聚长大。另外，将氢化铝锂(或氢化铝锂与硼氢化锂的混合物)和工业固体废弃物粉末进行高能球磨可以细化颗粒尺寸和增加表面缺陷，从而缩短氢扩散距离和提高材料的吸放氢反应活性。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

(1)所提供的氢化铝锂基复合储氢材料具有低的放氢温度和高的放氢量。

(2)利用粉煤灰或高炉矿渣粉等工业固体废弃物来改善氢化铝锂(或氢化铝锂与硼氢化锂的混合物)的储氢性能，成本低廉，并为工业固体废弃物的综合利用提供了新的高附加值途径。

(3)所提供的氢化铝锂基复合储氢材料的制备工艺简单，安全可靠。

附图说明

图1为本发明实施例1中LiAlH₄+20wt.％粉煤灰以及纯LiAlH₄的升温放氢曲线。

图2为本发明实施例2中LiAlH₄+2LiBH₄+20wt.％粉煤灰以及LiAlH₄+2LiBH₄的升温放氢曲线。

图3为本发明实施例3中LiAlH₄+2LiBH₄+30wt.％粉煤灰的升温放氢曲线。

图4为本发明实施例4中LiAlH₄+2LiBH₄+20wt.％高炉矿渣粉的升温放氢曲线。

具体实施方式

以下结合具体实施例详述本发明，但本发明不局限于下述实施例。

实施例1