[发明专利]一种多孔三元富镁水解制氢合金及其制备方法

说明书

本发明公开了一种多孔三元富镁水解制氢合金及其制备方法，通过配合低熔点共晶无机盐，作为造孔剂，通过工艺条件控制，在半固态凝固条件下，使熔融的无机造孔盐液滴均匀分散至熔融的三元富镁合金熔液中，通过后续快速降温过程，使分散的无机盐液滴包裹至凝固的三元富镁合金组织中，从而形成了多孔三元富镁水解制氢合金。该合金遇到水溶液时，水分子会快速溶解合金中的造孔盐，为后续水解制氢过程打开介质扩散通道，从而促使块状三元合金快速充分水解，获得极高的制氢产率，避免了材料的浪费，有效解决了球磨粉体水解制氢合金粉存储及安全性问题。

技术领域

本发明属于制氢合金材料技术领域，具体涉及一种多孔三元富镁水解制氢合金及其制备方法。

背景技术

能源危机和环境污染迫使人们寻求新的可持续绿色能源来推动未来生活。能量路径的发展被视为煤(C)→油(CH₂)→天然气(CH₄)→氢(H₂)。燃料的C/H比率下降表明能量更多，二氧化碳排放量更少。与太阳能，风能，潮汐能，水能等新能源相对应，氢能源因具有种类繁多，储能密度高，可回收和零排放的优点而成为大势所趋。因此，促进氢的利用以及建立氢经济成为主要和迫切的学术和工业挑战。

能源是人类生存和社会进步的原动力。传统化石能源因不可再生及过度开采使全世界陷入能源短缺和环境污染的窘境，开发利用清洁、高效、低碳的新型能源迫在眉睫。氢能具有“零排放、可循环、高热值、来源广”等显著优点，有望成为新能源“驱动”未来生活。推广氢能源需关注三方面问题：廉价高效的制氢技术、安全可靠的储氢技术及经济合理的用氢技术，氢气的存储与运输发展滞后，成为制约环节，找到一种可靠、高效的压缩方法是解决氢气存储的关键。目前，以金属氢化物为媒介的固态存储方式储氢密度高、安全可靠，成为研究热点，其中金属镁因其储氢容量高、密度小、储量丰富等优点成为大容量车载固态储氢材料的理想选择。

目前，高效廉价的制氢手段仍然欠缺。人们提出了通过水生成H₂，主要的水生产氢的方法可分为三类，即电解水，光解水和合金水解。大量的能源消耗和缺乏催化剂是电解水的主要瓶颈，昂贵的高效催化剂严重阻止了通过光解水产生的大量氢气。

为了应对氢能促进的压力，研究人员必须尽最大努力寻求新的H₂储存和H₂生产策略，为此，实时产氢策略被提出。通过高活性合金的水解反应制备氢气的途径被广泛关注。基于这一原理的固体氢发生器可以避免H₂的储存和运输，为各地的氢气使用提供可能性。

然而，可用于水解产氢的金属材料并不理想。据报道，活性铝基合金和镁基合金用于水解生成H₂，它具有许多优点，如原料丰富，发电量高，更经济，系统/设备比其他水生成H₂的方法简单。活性铝基合金具有高理论H₂生成能力，并且水解反应的副产物碱液可用于污水处理或其他工业。然而，高纯度Al以及铝基合金的水解过程被证明受到中性水中产生H₂的高活性的限制。Al合金固有的低表面活性归因于表面Al₂O₃钝化层的形成，其通常是连续且致密的。为了加速水解H₂生成过程，将酸性或碱性直接加入中性溶液中以溶解Al合金上的表面钝化层。在酸性介质中增加H₂产生，代价是环境污染风险上升。因此，提高铝基合金的自活性，避免形成连续的致密氧化物层Al₂O₃，实现中性水溶液的水解是研究人员目前的主要任务。