[发明专利]一种快速析氢的镁和/或镁合金块体及其制备方法

说明书

本发明涉及镁及其合金的析氢领域，具体涉及一种快速析氢的镁和/或镁合金块体及其制备方法。所述镁和/或镁合金块体的表面镶嵌有纳米铁粉；所述纳米铁粉的粒径小于等于10nm。其制备方法为：对镁和/或镁合金块体进行表面剧烈塑性变形时，引入铁粉；并使铁粉镶嵌在镁和/或镁合金块体表面；得到所述快速析氢的镁和/或镁合金块体。本发明所设计和制备的快速析氢的镁和/或镁合金块体的析氢速率为普通镁和/或镁合金块体析氢速度的700倍左右。本发明结构设计合理，制备工艺简单易控，便于大规模的工业化应用。

技术领域

本发明涉及镁及其合金的析氢领域，具体涉及一种快速析氢的镁和/或镁合金块体及其制备方法。

背景技术

氢能是公认的清洁能源，具有密度低、导热性好、热值高、燃烧性能好、利用率高等优点，作为低碳和零碳能源正在脱颖而出。镁资源储量丰富，价格低廉，自身活性较高，是理想的析氢材料。然而，由于纯镁在腐蚀过程中会形成氢氧化镁保护膜，析氢速率会逐渐减低。绝大多数金属相对于镁都是惰性，根据电偶腐蚀原理，合金化是提高镁析氢速率的重要方法。譬如在3.5wt％NaCl溶液中，AZ91镁合金的析氢速率是纯镁的5倍左右，AZ31镁合金的析氢速率是纯镁的20倍左右^[1]。然而，该析氢速率在某些条件下仍不能满足需要，需要进一步提升镁合金的析氢速率。

发明内容

针对以上背景技术中提到的不足和缺陷，本发明的目的在于，提供一种快速析氢的镁和/或镁合金块体及其制备方法。

本发明一种快速析氢的镁和/或镁合金块体；所述镁和/或镁合金块体的表面镶嵌有纳米铁粉；所述纳米铁粉的粒径小于等于10nm。

本发明一种快速析氢的镁和/或镁合金块体；所述镁和/或镁合金块体的表面的镁和/或镁合金晶粒为微纳级别、优选为纳米级别。

本发明一种快速析氢的镁和/或镁合金块体；所述快速析氢的镁和/或镁合金块体在3.5wt％NaCl溶液中，析氢反应的电荷转移电阻为2Ω·cm²。

本发明一种快速析氢的镁和/或镁合金块体；所述快速析氢的镁和/或镁合金块体在3.5wt％NaCl溶液中，于室温下，以甘汞电极为参比电极，铂网电极为对电极，施加的正弦波振幅为10mV；电化学阻抗谱频率范围为10KHz～0.1Hz，析氢反应的电荷转移电阻为2Ω·cm²。

本发明一种快速析氢的镁和/或镁合金块体的制备方法，其方案为：对镁和/或镁合金块体进行剧烈塑性变形时，引入铁粉；并使铁粉镶嵌在镁和/或镁合金块体表面；得到所述快速析氢的镁和/或镁合金块体。

作为优选方案，本发明一种快速析氢的镁和/或镁合金块体的制备方法，包括下述步骤：将镁和/或镁合金块体置于喷丸室内，用夹杂有铁粉的喷丸对镁和/或镁合金块体进行表面喷丸处理；得到快速析氢的镁和/或镁合金块体；

或

将镁和/或镁合金块体置于喷砂室内，用夹杂有铁粉的砂料对镁和/或镁合金块体进行表面喷砂处理；得到快速析氢的镁和/或镁合金块体。

作为优选方案，本发明一种快速析氢的镁和/或镁合金块体的制备方法，铁粉的粒度为0.01-500微米。优选为10～50微米。

作为优选方案，本发明一种快速析氢的镁和/或镁合金块体的制备方法，铁粉和喷丸的质量比为1:100-1:10000。所述喷丸的粒径为0.1-5毫米；优选为1-3毫米。

作为优选方案，本发明一种快速析氢的镁和/或镁合金块体的制备方法，喷丸的速度为1-100m/s。

作为优选方案，本发明一种快速析氢的镁和/或镁合金块体的制备方法，所述喷丸处理包括超声喷丸处理。所述超声喷丸处理时，控制超声波的频率为20KHz。