[发明专利]一种有机聚合物/AB5或AB2复合储氢材料及制备方法

说明书

本发明提供一种以AB₅或AB₂储氢合金为基体，以有机物聚合物为增强体的具有一定抗毒化性能的复合储氢材料。基体选择粉碎至200～400目的储氢合金颗粒，增强体选择对氢气具有选择透过性的有机聚合物，复合方法采用有机溶液混合法，储氢合金颗粒与有机聚合物的复合比例为1:1或1:2。将储氢合金颗粒与有机聚合物材料混合后倒入一定量的有机溶液，在40℃～80℃恒温条件下充分搅拌至有机聚合物由固态变为具有一定粘性的熔融态，持续搅拌直至有机溶剂完全挥发，随后在自然状态下风干。本发明提供的以储氢合金颗粒为基体的复合储氢材料在含300ppm CO气体的氢气中的抗毒化性能明显提高，吸放氢循环性能得到了明显的改善。

技术领域

本发明涉及一种复合储氢材料及其制备方法，具体将涉及采用有机溶剂混合法制备的有机聚合物/AB₅或AB₂复合储氢材料。

背景技术

与传统的能源材料相较，氢是一种清洁的燃料。它和氧燃烧的产物为水。但是目前氢气的制备主要依靠电解水获得，需要耗费大量的能源，提高了氢气的使用成本，使氢气的运用遇到了瓶颈。由于在化工、石油、炼油、冶金等工业产生的废气中含有大量的副产氢，根据研究发现，在中国，每年工业生产中所产生的各种类型的可回收的氢量可达15亿m³。目前，废气中所含的氢气大多是通过直接排放到空气中或燃烧来处理的。如果能将这些氢气有效的回收起来，不仅能有效的利用氢能源，同时也可以大大降低制氢的成本。储氢材料由于其具有选择性的吸收氢以及可逆的吸放氢的性能，使之可以用于氢气的分离。但是工业废气中除含有氢外，通常还含有碳化物、氮化物、氧气等杂质气体，这些杂质气体对储氢材料的吸放氢性能影响明显，既便是杂质气体的浓度很低也影响很大。杂质气体对储氢合金影响的表现特征主要为吸氢(或放氢)速度变慢和吸氢容量下降。因此，制备出一种具有较高抗毒化性能的新型储氢材料，对今后储氢材料的应用具有十分重要的意义和价值。

AB₅型储氢材料具有CaCu₅六方晶结构，其中A代表稀土金属，B代表Ni，Co等金属，AB₅型储氢材料可直接可逆地与氢化合以形成金属氢化物。AB₂型表达的Laves相合金是一类合金。在金属间化合物中，A(钛锆等)和B的原子半径之比约为1.225。Laves相合金有三种晶体结构：ZrMn₂等的C14(MgZn₂型，六方晶型)，ZrV₂等的C15(MgCu₂型，立方晶型)和C36(MgNi₂型，六方晶型)。以AB₅或AB₂型储氢合金为基体制备复合储氢材料，这主要是取决于AB₅或AB₂型储氢材料具有较低的吸氢平衡压和在室温下就能吸放氢的优点。另一方面，通过上面的叙述，我们知道储氢合金可以用于氢气的分离提纯，但是当混合气体中含有O₂、CO、H₂O等杂质气体时，由于这些气体对储氢材料具有 较强的毒化作用，故需要先将这些杂质气体除去；膜技术由于其独特的优点，在氢气分离中得到广泛关注。对于金属膜，主要集中在钯元素的研究，但同样需先将O₂、CO、H₂O等杂质气体除去，以避免钯中毒，此外钯的成本较高，这也制约着它的应用；无机物膜主要为Al₂O₃和SiO₂，但是制备它们的多孔膜较困难，且制造成本也相对较高；高分子聚合物膜对大部分气体具有良好的化学稳定性，且高分子聚合物膜分离法投资少，操作和设备维护费用低，故颇具竞争力。

因此，本发明将储氢合金分离氢气法与膜分离氢气法相结合，制备了在含有300ppmCO的氢气中具有较高抗毒化性能的复合储氢材料。

发明内容