[发明专利]球状核壳型LaNiAl-SiO2

说明书

本发明涉及一种适用于氢分离用途的球状核壳型LaNiAl‑SiO₂复合储氢材料及其制备方法，属于储氢材料领域。其中，LaNiAl合金的组分通式为LaNi_5‑xAl_x，0≤x≤2。该球状材料外径为4～6mm，中间主要成分为LaNiAl合金，外表为多孔SiO₂，厚度为1～2mm。该材料的制备过程包括合金熔炼和制粉，合金粉与硅溶胶搅拌混合、造粒，气相SiO₂的包裹，以及最终的陈化去水热处理。该复合储氢材料的制备方法自动化程度高，外形尺寸统一，气流阻力小，在反应器中填装量最高，不会被压碎，不会进一步粉化，不会堵塞过滤器或者造成自压实，可大大降低CO、O₂、NH₃、H₂S等杂质气体对LaNiAl合金的毒化，大大延长使用寿命，并且可用于氢分离过程。

技术领域

本发明涉及一种适用于氢分离用途的球状核壳型LaNiAl-SiO₂复合储氢材料及其制备方法，属于储氢材料领域。

背景技术

储氢合金能够与氢发生可逆反应，并且已经部分用于氢分离应用。这些合金在合适的温度和压力下可以吸收和释放大量的氢气。使用金属氢化物，在一个简单的温度或者压力升高降低过程中，就可以经济有效地从混合气体中回收氢气。然而金属氢化物在吸放氢过程中会伴随显著地晶格体积的改变，产生循环内应力使材料粉化成微米级颗粒。这些粉化颗粒不合适在大型分离柱中使用，因为它们严重限制气体流动，并且堵塞过滤器，另外，堆积在容器底部容易对容器壁产生强大应力造成鼓包甚至破裂。另外，金属氢化物还容易与O₂、CO等常见杂质气体发生反应造成毒化，导致不能与氢发生反应。要使金属氢化物大规模应用于氢分离过程，必须使其具有稳定的形态，并且不在继续粉化，必须使其具有抵抗氧气或者其他杂质气体的抗毒化能力。

前人已经为此做出各种尝试，比如：将金属氢化物粉末与金属(Cu、Al、Ni) 粉末进行混合，然后压片，并在真空、惰性气氛或者氢气氛下进行烧结成颗粒。这些颗粒具有较高的机械强度，可以承受多次吸放氢而不会粉化。然而，氢气透过这些颗粒的阻力很大，而提高透氢效果后，这些颗粒又不太稳定，最终金属氢化物会跑出。因此，有必要发展更佳的包覆填装方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于氢分离用途的球状核壳型LaNiAl-SiO₂复合储氢材料及其制备方法，该复合储氢材料以球状呈现，其中间主要成分为LaNiAl 合金，外表为多孔SiO₂，具有容易活化、结构稳定，LaNiAl合金被嵌在多孔SiO₂的球壳中间，不会发生由于吸放氢而导致合金粉化乱窜和自压实的现象，并且多孔 SiO₂能够有效阻挡CO，O₂，H₂S，CH₄，CO₂等杂质气体，不会造成LaNiAl合金的毒化，能够很好的用于氢分离反应器。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种球状核壳型LaNiAl-SiO₂复合储氢材料，其特征在于，LaNiAl合金的组分通式为LaNi_5-xAl_x，其中，0≤x≤2；该球状材料外径为4～6mm，中间主要成分为 LaNiAl合金，外表为多孔SiO₂，厚度为1～2mm。

所述的球状核壳型LaNiAl-SiO₂复合储氢材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)制备LaNiAl合金粉末：首先采用真空感应炉或者电弧炉熔炼LaNiAl合金，LaNiAl合金的组分通式为LaNi_5-xAl_x，其中，0≤x≤2；