[发明专利]一种可逆室温储氢高熵合金、其制备及其应用

说明书

本发明涉及一种可逆室温储氢高熵合金、其制备及其应用，属于储氢材料技术领域。本发明所述高熵合金由Ti、V、Nb、Cr和M组成，M为Zr、Ni、Mn、Fe、Co、Mo、Al、Hf和Ta中的至少一种，通过调节高熵合金的组元及其配比，可以使其兼具高储氢量、室温快速吸氢以及较低放氢温度的性能；另外，该高熵合金制备工艺简单，容易活化，在300℃～400℃下经过1～2次吸放氢循环便可实现活化，所以该高熵合金在新能源以及供电系统领域具有巨大的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种可逆室温储氢高熵合金、其制备及其应用，属于储氢材料技术领域。

背景技术

能源是支撑人类社会生产与经济发展重要的物质基础。目前主要依靠化石燃料等非可再生能源，然而化石能源资源有限，而且带来的环境问题日益突出，因此开发新能源迫在眉睫。氢能、太阳能、风能以及生物质能被认为是很有潜力的清洁新能源。其中，氢的储存是氢能发展利用的关键问题。

目前，氢气的储存方式主要有两大类，物理方法和利用储氢材料储存。物理方法主要有高压气罐和低温液态。高压气罐储氢密度较高，但在储存和运输过程中的安全性较低。低温液态储氢需要将氢冷却到20K的超低温，这所消耗的能量约占氢能的35％左右，而且在储存过程中还要用隔热层来防止液氢的蒸发，应用严重受限。为了克服物理储氢的不足，发展了一类储氢材料，其主要有金属有机框架、复杂氢化物、有机液体储氢、化学结合储氢以及储氢合金。储氢合金是指某些金属或合金在特定的条件下会将氢吸附到金属的间隙中形成金属氢化物，在一定的条件下金属氢化物中储存的氢又会释放出来，其由于体积储氢密度高、安全高效且不需要高压及隔热容器而成为一种极具前景的储氢材料。

储氢合金的种类主要有稀土系、钛铁系、锆系、钒系和镁系。稀土类合金储氢容量低且成本高；钛铁系活化困难，抗杂质气体能力弱；锆系氢化物太稳定，放氢温度太高；钒系吸氢过程需分两步进行且初始氢平衡压低，使得放氢率较低；镁系吸放氢动力学性能差、热力学稳定性高，使得放氢温度高。综上所述，现有的储氢合金均难以兼顾高储氢量、室温吸氢以及较低放氢温度等综合性能要求。

发明内容

针对目前储氢合金材料存在的不足，本发明提供一种可逆室温储氢高熵合金、其制备及其应用，通过调节高熵合金的组元及其配比，获得兼具高储氢量、室温快速吸氢以及较低放氢温度的高熵合金储氢材料；该高熵合金的制备工艺简单，而且活化容易，具有巨大的应用前景。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

一种可逆室温储氢高熵合金，所述高熵合金的化学式记为Ti_aV_bNb_cCr_dM_y，M为Zr、Ni、Mn、Fe、Co、Mo、Al、Hf和Ta中的至少一种；

其中，5at％≤a≤40at％，25at％≤b≤40at％，5at％≤c≤30at％，10at％≤d≤30at％，0at％≤y≤20at％，且60at％≤a+b+c≤85at％以及a+b+c+d+y＝100。

进一步地，Ti_aV_bNb_cCr_dM_y高熵合金中，M为Zr、Ni、Mn、Fe、Co、Mo、Al、Hf和Ta中的至少一种，20at％≤a≤40at％，25at％≤b≤40at％，5at％≤c≤30at％，10at％≤d≤20at％，0at％≤y≤15at％，且70at％≤a+b+c≤85at％以及a+b+c+d+y＝100。

进一步地，M为Zr、Hf或Ta。

本发明所述可逆室温储氢高熵合金的制备方法，所述方法步骤如下：