[发明专利]一种高效水解制氢材料、制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种高效水解制氢材料及其制备方法和应用，涉及水解制氢技术领域，所述高效水解制氢材料是由LiH和LaMg₁₂H₂₇组成的复合物；所述高效水解制氢材料的制备方法是：以La和Mg合金为原始合金材料，采用电弧熔炼方法制备铸态LaMg₁₂合金，在惰性气体保护下球磨后，通过吸氢制得LaMg₁₂H₂₇，并以此为制氢原料，添加LiH并在氩气或高纯氢气保护下混合球磨合成LiH@LaMg₁₂H₂₇；应用于水解制氢时具有较高的速率和高达1200mL/g的制氢量，且反应产物无害，极大的拓展了氢相关能源的应用场景。该高效制氢材料具有低成本和易于规模化生产，能满足室温下快速水解放氢的需求。

技术领域

本发明涉及水解制氢技术领域，特别是涉及一种高效水解制氢材料、制备方法及其应用。

背景技术

过去的几十年里，能源主要是基于化石能源，这导致了环境的恶化。氢作为一种清洁无污染的能源载体，具有极高的能量密度，受到了越来越多的关注。然而，氢气由于其性质活泼，分子很小导致易于泄露，安全存储仍是目前亟需解决的关键问题之一，因此，氢气应按需产生和消耗，从而消除氢气储存的需要。金属、金属氢化物或硼氢化物的水解反应稳定、无污染、理论产氢量高，是一种很有前途的水解制氢材料。在这些金属材料中，镁基材料和铝基材料是一种轻质金属，在地壳中含量丰富，具有较高的理论产氢量。特别是Mg(OH)₂等水反应的副产物是一种环保材料，可以充分循环利用，具有较高的经济价值。然而，水解反应很快被覆盖在未反应的Mg或MgH₂颗粒上的水解副产物氢氧化镁所中断。因此如何实现快速水解制氢，打破所形成的氢氧化镁钝化层是目前研究的重点。

到目前为止，人们已经尝试了许多方法来解决这些问题，如在球磨中添加催化剂、熔炼合金和溶液改性等。球磨可以通过产生新鲜的，高活性的表面积和缺陷，减小颗粒度大小，来提高该水解的动力学和氢气产量。稀土金属是一种很好的吸氧剂。因此，它们的存在可以减少表面氧化物的形成，从而有利于水解制氢，但LaMg₁₂合金用来水解制氢反应时间长，效率低。

发明内容

本发明针对现有化学物质水解制氢技术的不足，提供了一种改善LaMg₁₂合金快速水解制氢方法，形成了LiH@LaMg₁₂H₂₇高效水解制氢材料及相应的先进制备工艺，通过电弧熔炼方法制备出铸态LaMg₁₂合金，对铸态LaMg₁₂合金球磨后，在300-350℃下加氢制备出具有更高氢加载能力的原材料，在此基础上通过引入LiH活性材料结合球磨提高合金材料的初始反应动力学，实现LaMg₁₂H₂₇快速获取氢气的需要、较高的速率和高达1200mL/g的制氢量，反应产物无害，极大的拓展了氢相关能源的应用场景。该高效制氢材料具有低成本和易于规模化生产，能满足室温下快速水解放氢的需求。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种高效水解制氢材料，所述高效水解制氢材料是由LiH和LaMg₁₂H₂₇组成的复合物LiH@LaMg₁₂H₂₇，其中添加的LiH占比为0～5wt.％，LaMg₁₂H₂₇占比为95～100wt.％。

一种所述高效水解制氢材料的制备方法，以La和Mg合金为原始合金材料，采用电弧熔炼方法制备铸态LaMg₁₂合金，球磨后，通过吸氢制得LaMg₁₂H₂₇，并以此为制氢原料，添加LiH并在惰性气体或高纯氢气保护下混合球磨合成LiH@LaMg₁₂H₂₇；其中添加的LiH质量占比为0～5wt.％。