[发明专利]一种纳米镁基可逆储氢复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及金属储氢材料领域，具体涉及一种纳米镁基可逆储氢复合材料及其制备方法。

背景技术

氢是自然界中最普遍存在的元素，取之不尽、用之不竭；同时具有优良的能源转化性能，可以灵活高效地转化为其他形式的能量。氢能的开发利用可有效缓解化石能源短缺和环境污染问题。利用金属氢化物储氢是一种安全且具有非常高比容积储氢密度的途径，在二次能源领域具有不可替代的作用，特别是在燃料电池应用中具有举足轻重的地位。许多金属、金属间化合物或合金都能在一定的温度和氢压下与氢气发生氢化反应而生成二元、三元和多元金属氢化物。其中，Mg基储氢材料由于其具有较高的质量储氢密度(Mg的质量储氢密度为7.6wt％)和相对低廉的成本而被认为是极具发展潜力的储氢材料。但其实际吸放氢操作温度过高(>400℃)，反应动力学性能较差。

目前对镁基储氢材料可逆吸放氢性能的改性方法主要有催化掺杂、纳米改性、复合改性等《Recent Advances in Hydrogen Storage in Metal–Containing Inorganic Nanostructures and Related Materials,Adv.Mater.,2004,16,765-777；Synthesis of colloidal magnesium:a near room temperature store for hydrogen,Chem.Mater.,2007,20,376-378.》。在镁基储氢材料中，Mg₁₇Al₁₂-H的理论储氢量为4.4wt.％，比Mg₂NiH₄的储氢量高(3.6wt.％)，且Mg₁₇Al₁₂-H体系的放氢分解温度比MgH₂和Mg₂NiH₄低《Hydriding behavior of Mg–Al and leached Mg–Al compounds prepared by high-energy ball-milling,J.Alloys Comp.,2000,297:282-293》。进一步研究表明，Mg₁₇Al₁₂合金的吸放氢动力学性能较为缓慢，而Ni添加剂可有效改善合金的吸氢速率《Effects of Ni addition on hydrogen storage properties of Mg₁₇Al₁₂alloy,Mater.Chem.&Phys.,2011,126:319-324》；然而，该Mg₁₇Al₁₂-Ni样品需在300℃以上才能有效吸氢，其在350℃时的吸氢量只有3.5wt％，仍无法满足实际应用的需求。