[发明专利]一种挤压型Mg-Ni-Gd系镁基储氢功能材料及其制备方法

说明书

一种挤压型Mg‑Ni‑Gd系镁基储氢功能材料，包括以下质量百分比的组分：Ni4～6％，Gd4～6％，Cu0.45～1.2％，Y0.6～1.2％，Zn0.5～0.8％和余量的Mg。本发明还提供一种挤压型Mg‑Ni‑Gd系镁基储氢功能材料的制备方法，包括以下步骤：(1)将合金原料依次进行熔炼和浇铸，得到合金铸锭；(2)将合金铸锭进行后处理，得到Mg‑Ni‑Gd系镁基储氢功能材料；所述后处理依次包括均匀化处理和挤压处理。本发明的挤压态Mg‑Ni‑Gd系镁基储氢功能材料不仅可以保持镁基储氢高储氢容量，还具有卓越的吸放氢速率指标，成本低，经济效益高。

技术领域

本发明属于合金功能材料领域，尤其涉及一种挤压型镁基储氢功能材料及其制备方法。

背景技术

近些年来，随着化石能源燃料的枯竭及其对环境造成的严重污染，寻找一种能代替化石燃料的可再生能源迫在眉睫。而氢气作为一种清洁二次能源，不仅储量丰富、绿色无污染，而且还是一种高热值燃料，得到了人们的广泛关注。

到目前为止，人们对氢气的提取技术已经相对比较成熟，如何高效、低成本、安全储存氢气成为了开发氢能的一个重要关键环节。镁基储氢功能材料以其优异的储氢容量、成本低、重量轻、可逆性好等特点在众多储氢功能材料中脱颖而出，被认为是具有广阔前景的储氢功能材料之一。

但是，镁基储氢材料还存在着易氧化、活化困难、动力学性能缓慢、放氢温度高、成本高、大批量制备性能品质均匀的储氢合金较为困难等瓶颈，在一定程度上限制了其实际工业化应用。为了提高镁基储氢材料的储氢综合性能，目前主要的方法是合金化。通过合金化加入过渡金属元素(Cu、Ni等)或稀土元素(Gd、Y、La等)调控合金微观组织，进而改变其吸放氢机制，达到改善其储氢性能的目的。目前已经开发出以Mg-Ni基合金为典型代表的储氢材料。在Mg-Ni体系中，Mg₂Ni的存在大大改善了其储氢吸放氢动力学性能，为开发镁基储氢功能材料提供了重要思路。在Mg-Ni基合金的基础上，也开发出了Mg-Ni-RE等储氢材料，稀土元素的引入可以提高镁基储氢材料的放氢速率，从而进一步改善镁基储氢功能材料的储氢性能。

目前为止，镁基储氢材料仍然存在着热力学性能稳定、动力学性能缓慢等不足之处。因此，亟需开发一种新型镁基储氢功能材料，使其具有优异的储氢容量和快速的吸放氢动力学性能，同时，新型镁基储氢功能材料还需满足成本低、经济效益高、性能品质均匀等特点。。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种具有优异的储氢容量和快速的吸放氢动力学性能、制备成本低、性能品质均匀的挤压型Mg-Ni-Gd系镁基储氢功能材料及其制备方法。为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种挤压型Mg-Ni-Gd系镁基储氢功能材料，包括以下质量百分比的组分：Ni 4～6％，Gd4～6％，Cu 0.45～1.2％，Y 0.6～1.2％，Zn 0.5～0.8％和余量的Mg。

上述挤压型Mg-Ni-Gd系镁基储氢功能材料中，优选的，包括如下质量百分比的组分：Ni 4.3～5.7％，Gd4.3～5.7％，Cu 0.5～1.1％，Y0.6～1.1％，Zn 0.53～0.77％和余量的Mg。

上述挤压型Mg-Ni-Gd系镁基储氢功能材料中，优选的，包括如下质量百分比的组分：Ni 4.6～5.4％，Gd4.6～5.4％，Cu 0.53～1％，Y 0.66～1％，Zn 0.56～0.74％和余量Mg。

本发明中，挤压型Mg-Ni-Gd系镁基储氢功能材料中主体成分依然是镁，通过引入特定用量的改性元素Ni、Gd、Y、Zn、Cu元素，有利于改善镁基体的吸放氢动力学，上述改性元素Ni、Gd、Y、Zn、Cu元素的用量需要精确调控以均衡储氢容量与吸放氢动力学。并且，各成分配比还会影响到后续制备工艺的效果，通过成分优化设计，再结合制备工艺的匹配改进，有利于镁基储氢功能材料的综合性能发挥。