[发明专利]钛基双相贮氢合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种经钪、铬改性两相共存的高可逆贮氢量、平台性能优异的钛基贮氢合金及其制备方法，属于贮氢合金领域。

背景技术

LaNi₅及其改进的系列贮氢合金，尽管贮氢量只有1.4wt％，但由于良好活化和动力学性能，现已实现工业化，被广泛应用。但此贮氢量远低于美国能源部(DOE)规定的6.5wt％贮氢量的要求，为了达到DOE的标准，许多新型的贮氢材料也被开发出来，如AB₂型Laves相合金、Mg基合金及钒基BCC合金，其贮氢量高于LaNi₅合金，但由于或放氢条件苛刻，或活化困难等原因，限制了其实际中的应用。

贮氢合金中的BCC固溶体相合金的最大吸氢量可达3.8wt％，也是一种很有潜力的贮氢合金。但该类BCC固溶体相吸氢后形成两种氢化物，其中一种氢化物(VH)相当稳定，在室温下不分解，因此该类合金在常温常压下只有不到一半的氢能释放出来，而且滞后现象比金属间化合物类合金严重，活化性能差，使其应用受到限制。在已开发的各种贮氢合金中，钛基和锆基AB₂型Laves相合金作为第二代贮氢合金，以其贮氢量高、工作条件适宜、吸氢动力学性能好等优点获得了广泛的研究和应用。近年来，由BCC固溶相与AB₂型Laves相组成的新型多相贮氢合金得到长足发展。Cr、V元素是强BCC固溶相形成元素，在Ti基或Zr基Laves相合金中加入Cr、V元素可以使BCC固溶相和Laves相共存。在这种合金中，Ti和Zr等元素占据Laves相A侧位置，而Cr和V等具有多价电子的过渡金属占据B侧位置。共存的两相能提高合金的活化性能，在室温和常压下有比较好的吸氢和放氢动力学，而且吸氢量可达2wt％以上。另一方面，作为氢化物电极材料，两相合金中呈三维网状的Laves相分布在BCC固溶相中可成为电极的电解催化剂，提高BCC固溶相在碱性电解液中的吸氢量，此种合金的电化学吸氢量可超过2.2wt％，并且在电化学环境条件下具有良好的吸氢动力学。

对于这类合金中Ti_1-xZr_x(Cr_1-yMn_y)₂体系的Ti_1-xZr_x(Cr_0.5Mn_0.5)₂和Ti_0.68Zr_0.32(Cr_1-yMn_y)₂两种合金的结构与贮氢性能研究表明，合金为C14型Laves相结构，大部分合金表现出相当好的贮氢性能，其中，Ti_0.68Zr_0.32MnCr合金成份综合性能最好，然而此合金暴露在空气中时，表面会形成一层致密氧化物或氢氧化物，导致其活化困难，加之Zr金属较重，相对减少了合金的贮氢量。而经过Sc替代Zr后的Ti_1-xSc_xMnCr系合金可逆贮氢量较Ti_1-xZr_xMnCr系合金大幅度提高，其中Ti_0.78Sc_0.22MnCr合金成份综合贮氢性能最好，但较之Ti_0.68Zr_0.32MnCr合金，由于Sc的添加量较多，增加了合金的成本，导致合金的抗氧化性能没有得到明显改观，而且其平台性能变差，致使其不能应用在实际中。

发明内容

本发明针对上述缺陷，提供一种钛基双相贮氢合金，所得贮氢合金贮氢量高，且适合作为大规模用氢条件下的氢源。

本发明的技术方案：

本发明提供一种钛基贮氢合金，其通式为：Ti_0.95Sc_0.05(Mn_0.8-xCr_xV_0.2)₂，其中，0≤x≤0.8。

优选的，所述钛基贮氢合金中，x＝0.1，0.2，0.3，0.4，0.5，0.6。