[发明专利]一种高性能氢化镁可逆制氢体系及制氢方法

说明书

技术领域

本发明涉及储氢和制氢技术领域，尤其涉及一种氢化镁高性能可逆制氢体系及制氢方法。

背景技术

氢气作为一种可再生的清洁二次能源，具有许多优点，但是，由于在制备/储存上的技术瓶颈的限制，使其难以实现规模化商业应用。相比于高压氢瓶和低温液氢，材料基固态储氢在操作安全性、能源效率及理论储氢密度方面具有显著优势，被公认为最具发展前景的储氢方式。固态储氢材料可分为可逆储氢和非可逆储氢两大类。相比于非可逆储氢材料，可逆储氢材料在质量/体积储氢密度、可循环使用等方面有着明显的优势。因此，发展可逆储氢材料成为储氢材料研究领域的重点。

氢化物具有较高的储氢容量，是当前储氢材料的研究重点。氢化镁(MgH₂)的储氢容量为7.6wt％，最具代表性。目前，MgH₂的热力学性质稳定、放氢动力学缓慢以及循坏性能差。氢化镁/中孔炭在一定温度(350℃)和氢压(>3MPa)的条件下，可获得良好的限域效果和较好的循环容量稳定性，放氢产物是Mg和H₂。此复合体系存在的优点是：热力学性能优异；循环性能优异；理论可逆储氢容量高，7.6wt％。

MgH₂→Mg+H₂

上述优点决定了其可用于车载燃料汽车。各国学者通过对该体系的研究取得了一定的进展。但是，要实现氢化镁、中孔炭复合体系制氢技术的实际应用，以下问题仍难以解决：放氢过程分为两步，有较长时间的孕育期；放氢温度较高；可逆放氢性能不理想。基于上述陈述，本发明提出了一种氢化镁高性能可逆制氢体系及制氢方法。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种氢化镁高性能可逆制氢体系及制氢方法。

一种氢化镁高性能可逆制氢体系，所述制氢体系完全为固体，由氢化镁/中孔炭复合体系和五氧化二铌两种固体粉末组成，两种固体粉末的重量比为1:0.2，两种固体粉末的粒径为1～100μm。

优选的，所述制氢体系中氢化镁/中孔炭复合体系和五氧化二铌两种固体粉末的制备方法为熔融法或湿化学法。

优选的，所述制氢体系中的放氢过程需要加热，其加热温度为300～400℃。

优选的，所述制氢体系中的放氢过程为真空。

优选的，所述制氢体系中的吸氢条件为350℃，2MPaH₂。

优选的，所述制氢体系中的放氢产物为Mg/H₂。

本发明还提出了一种氢化镁高性能可逆制氢体系的制氢方法，所述制氢方法指将氢化镁/中孔炭复合体系和五氧化二铌两种固体粉末，通过球磨方法充分混合，将两种粉末混合均匀后置于密闭反应器中，在无催化剂作用下加热制氢，并可通过吸氢循环利用，放氢反应如下：MgH₂→Mg+H₂。

优选的，所述反应器无需复杂装置，材质为不锈钢类的耐高温材料。

本发明提出的一种氢化镁高性能可逆制氢体系及制氢方法，利用氢化镁/中孔炭复合体系和五氧化二铌两种固体粉末制成制氢体系，通过球磨方法将氢化镁、中孔炭复合体系和五氧化二铌两种固体粉末充分混合后，在无催化剂的作用下，通过加热制氢，本发明提供了一种氢化镁分解制氢的新途径，得到的氢化镁制氢体系完全为固态，避免了传统液体燃料体系存在的溶解度限制问题，可获得较高的质量储氢密度，在无需催化剂的条件下便可提供长时间稳定的氢源，原料简单易得，产物无污染，本发明提出的制氢方法操作简便，易于携带，对制氢装置要求低，燃料转化率高，可靠性高，可为多种军用﹑民用移动式、便携式设备及微型燃料电池提供高效、持续、稳定的氢源，值得推广。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。

实施例一

本发明提出的一种氢化镁高性能可逆制氢体系及制氢方法，通过熔融法或湿化学法制得粒径为50μm的氢化镁/中孔炭复合体系和五氧化二铌两种固体粉末，并将两种固体粉末按1:0.2重量比制成制氢体系，将氢化镁、中孔炭复合体系和五氧化二铌两种固体粉末，通过球磨方法充分混合，将两种粉末混合均匀后置于密闭反应器中，在无催化剂作用下，体系内压力为真空状态时，加热至300℃开始放氢，放氢产物为Mg/H₂，并在350℃，2MPaH₂的情况，通过吸氢循环利用，放氢反应如下：MgH₂→Mg+H₂。

实施例二