[发明专利]一种镁基复合储氢材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种镁基复合储氢材料及其制备方法，本发明所制备的镁基复合储氢材料具有固定形状，且在宏观上呈现多孔特性，MgH₂粉体能够与碳材料粉体充分分散、MgH₂粉体颗粒间彼此不被压制粘连，所以本发明制得的镁基复合储氢材料具有高导热性能，而所有这些都会有利于镁基复合储氢材料的氢化与放氢反应，最终使得本发明实施例制备的镁基复合储氢材料能够实现高的氢化和放氢效率，也有利于储氢反应器的设计。

技术领域

本发明涉及新能源与氢能技术领域，特别是涉及一种镁基复合储氢材料及其制备方法。

背景技术

随着世界经济的快速发展和人口的快速增长，人类对能源的需求也在飞速增长，大量使用煤、石油、天然气等化石能源造成的全球气候变暖和空气污染，严重影响了人类的生存与发展，因此人类需要大力发展氢能等清洁可再生能源。在多种新能源中，氢能由于其高效性、清洁性和可再生性而受到极大关注，是解决能源、环境及可持续发展问题的重要途径之一。

在各种储氢方法中，利用金属氢化物的固体储氢方法具有很多优点，例如安全性高、储氢量大、放氢纯度高等。其中基于镁金属氢化物（MgH₂）的储氢量高达7.6wt％，是实用可逆储氢材料中储能最高的金属氢化物材料。此外，镁金属具有资源丰富、环境友好等优势，因此，镁基储氢材料是目前最具开发前景的固体储氢材料之一。

目前镁金属氢化物主要利用镁金属在高温高压氢气下氢化制得，通常采用机械球磨等方法获得颗粒粒径小、比表面积大的粉体进行氢化获得MgH₂粉体。在供氢储氢应用时，如果将粉体MgH₂直接装填于储氢反应器中，这显然是不利于反应器内氢气的流路设计，而且粉体容易被气流吹起，粉体随气流移动而堵塞气体流路，所以如何实现镁基复合储氢材料的高氢化与放氢效率以及方便装填于储氢反应器中的产品形式成为现在亟待需要解决的问题。

发明内容

本发明提供了一种镁基复合储氢材料及其制备方法，以解决现有技术中不能获得高氢化率的、高导热率的镁基复合储氢材料的问题。

第一方面，本发明提供了一种镁基复合储氢材料的制备方法，该方法包括：

将镁金属粉体、片状碳材料粉体、纤维状碳材料粉体按预设比例在预设溶剂中充分搅拌混合形成悬浊液，利用湿式抄纸法将所述悬浊液制成多孔的纸张状复合材料的胚料，其中，所述多孔的纸张状复合材料的胚料的厚度为0.05毫米至3毫米；

将所制得的胚料浸泡于含有预设过渡金属的有机化合物的溶液中，使得所述预设过渡金属吸附到所述胚料中，吸附完成后对所述胚料进行干燥处理；

在250-500摄氏度、氢气压力为0.5-5MPa的条件下，利用所述预设过渡金属的催化作用，对干燥处理后的胚料在氢气炉中进行氢化处理，制备得到多孔的纸张状镁基复合储氢材料。

可选地，所述悬浊液中的镁金属粉体的质量比为50%-95%，所述片状碳材料粉体和所述纤维状碳材料粉体共同占据的质量比为5%-50%。

可选地，所述片状碳材料粉体与所述纤维状碳材料粉体的质量配比为5：95至95：5。

可选地，所述多孔的纸张状复合材料的胚料的面积和形状为根据需要进行设定。

可选地，所述镁金属粉体为薄片状粉体或长条状粉体，所述镁金属粉体颗粒的粒径大小在1微米至500微米，所述镁金属粉体的厚度为100纳米至20微米；

所述片状碳材料粉体为薄片状的石墨粉体或石墨烯粉体；

所述纤维状碳材料粉体为碳纤维或碳纳米管粉体。

可选地，所述方法还包括：通过控制所述预设过渡金属在有机化合物中的浓度、浸泡时间以及循环浸泡和干燥处理的次数，以此来控制所述预设过渡金属在所述多孔的纸张状复合材料的胚料中的吸附量，以使得浸泡后的坯料中含有的所述预设过渡金属元素的含量能够满足催化所述坯料中的镁金属粉体氢化的需要。