一种拉维斯相贮氢合金及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于贮氢材料技术领域，具体涉及一种经铝、钪、钒改性的抗氧化、高可逆 贮氢量的贮氢合金。
【背景技术】
[0002] LaNi5及其改进的系列贮氢合金，尽管贮氢量只有1.4wt%，但由于良好活化和 动力学性能，现已实现工业化，被广泛应用。但此贮氢量远低于美国能源部（D0E)规定的 6. 5wt%贮氢量的要求，为了达到D0E的标准，许多新型的贮氢材料也被开发出来，如六82型 Laves相合金、Mg基合金及f凡基bcc合金，其氢量高于LaNi5合金，但由于或放氢条件苛 亥IJ，或活化困难等原因，限制了其实际中的应用。
[0003] 在已开发的各种贮氢合金中，xZrxMnCr系合金具有较高的可逆贮氢量、良好的 动力学特性，其中，Tia6SZra32MnCr合金成份综合性能最好，然而此贮氢合金暴露在空气中 时，表面会形成一层致密氧化物或氢氧化物，导致其活化困难，加之Zr金属较重，相对减少 了合金的贮氢量。而经过Sc替代Zr后的ThxScxMnCr系合金可逆贮氢量较ThxZrxMnCr系 合金大幅度提高，其中TUco^MnCr合金成份综合氢性能最好，但较之Tio.egZro^MnCr 合金其平台性变差，由于Sc的添加量较多，增加了合金的成本，并且合金的抗氧化性能没 有得到明显改观，致使其不能应用在实际中。
【发明内容】
[0004] 本发明提供一种新的拉维斯相贮氢合金，所得合金综合贮氢性能好，适合作为大 规模用氢条件下的氢源。
[0005] 本发明的技术方案：
[0006] 本发明提供一种拉维斯相贮氢合金，其通式为：〇11/1山;^ ：!洳。^。.2)2，其中， 0? 00 彡y彡 1. 00,0? 00 彡X彡 0? 20。
[0007] 优选的，所述贝士氢合金中，x= 0? 1~0? 2;y= 0~0? 1。
[0008] 进一步，所述贮氢合金中，x= 0? 1，y= 0、0? 05或0? 1 ;优选的，x= 0? 1，y= 0、 0. 05〇
[0009] 进一步，所述贝士氢合金中，x= 0? 15,y= 0、0? 05或0? 1。
[0010] 进一步，所述贝士氢合金中，x= 0? 2,y= 0、0? 05或0? 1。
[0011] 更进一步，所述拉维斯相贮氢合金为JUcadMno.gV。；；)；；、11。.853〇。.15咖。^。.2) 2、 (Ti〇.95八1。.。5)。.85$。。.is(Mna8Va2) 2或（Tia95Al0.05)。.8Sc0.2 (Mn0.8Va2) 2。
[0012] 本发明所述拉维斯相贮氢合金的制备方法为：按照通式配比称取各金属单质，金 属单质原料的纯度均在99%以上，然后在非自耗真空电弧炉或真空中频感应炉中熔炼，熔 炼时为防止氧化均在氩气保护气氛下进行。
[0013] 进一步，采用非自耗真空电弧炉熔炼时，为保证贮氢合金成分均匀，需翻身熔炼4 次。
[0014] 本发明的有益效果：
[0015] 本发明所得贮氢合金可逆贮氢量高，易活化，抗氧化，平台性能好，适合作为大规 模用氢条件下的氢源。该合金在室温、2MPa氢压下可以直接吸氢，无需高温或高压预处理活 化。Sc的添加极大提尚了合金的氣量，在室温、4MPa压强下最尚氣量为2. 3wt%，最尚 可逆贮氢量为2.lwt%。V的添加也极大地改善了合金表面，解决了由于氧化而导致加氢困 难的问题。同时，A1的添加提高了合金的平台性能和滞后性。合金的贮氢量、可逆贮氢量、 滞后性、平台压较未改性的ThxZrxMnCr和ThxScxMnCr系合金有所增加。此合金有望在氢 及其同位素分离与贮藏、催化剂和镍氢电池得到应用。
【附图说明】
[0016] 图1为〇11/1山;^：!咖。.^。. 2)2合金块体在室温下和2.01^氢压下的加氢动力 学曲线。
[0017] 图2为（Th/1山xScx(MnasVQ.2)2合金在室温下的P-C-T曲线；横坐标为贮氢量 (H/f.u.)，纵坐标为吸放氢平衡压力（KPa)，其中x= 0? 1，y= 0、0? 05、0. 1。
[0018] 图3为（Th/1山xScx(MnasVQ.2)2合金在室温下的P-C-T曲线；横坐标为贮氢量 (H/f.u.)，纵坐标为吸放氢平衡压力（KPa);其中x= 0? 15,y= 0、0? 05、0. 1。
[0019] 图4为（Th /1山xScx(MnasVQ. 2)2合金在室温下的P-C-T曲线；横坐标为贮氢量 (H/f. u.)，纵坐标为吸放氢平衡压力（KPa);其中x = 0? 2, y = 0、0? 05、0. 1。
[0020] 图5为（Th/1山xScx(MnasVQ.2)2合金在室温下和大气条件下的XRD图谱。
[0021] 图6为〇11/1山;^：!咖。.^。. 2)2合金充氢后在室温和大气条件下的父1?图谱。
【具体实施方式】
[0022] 本发明提供一种拉维斯相氢合金，其化学式为：(TiiyAly)ixScx(MnasVa2)2，其 中，0? 00 彡y彡 1. 00,0? 00 彡X彡 0? 20。
[0023] 优选的，所述贝士氢合金中，x= 0? 1~0? 2;y= 0~0? 1。
[0024] 进一步，所述贮氢合金中，x= 0? 1，y= 0、0? 05或0? 1 ;优选的，x= 0? 1，y= 0、 0. 05〇
[0025] 进一步，所述贝士氢合金中，x= 0? 15,y= 0、0? 05或0? 1。
[0026] 进一步，所述贝士氢合金中，x= 0? 2,y= 0、0? 05或0? 1。
[0027]更进一步，所述拉维斯相贮氢合金为Jio.gSco.dMnoU TUco.^MnoU (Ti〇.95八1。.。5)〇.85Sc。. is (Mna8Va2) 2或（Ti a95Al0.05)。.8Sc0.2 (Mn0.8Va2)2。
[0028] 本发明所述拉维斯相贮氢合金的制备方法为：按照化学式配比称取各金属单质， 金属单质原料的纯度均在99%以上，然后在非自耗真空电弧炉或真空中频感应炉中熔炼， 熔炼时为防止氧化均在氩气保护气氛下进行。
[0029] 进一步，采用非自耗真空电弧炉熔炼时，为保证贮氢合金成分均匀，需翻身熔炼4 次。
[0030] 本发明试图通过在ThxZrxMnCr和ThxScxMnCr系合金中用Sc替代Zr，Al替代Ti， 用V替代Cr，提高了合金的可逆贮氢量，极大地改善了活化条件和平台性能，使其更适合作 为大规模用氢条件下的氢源。
[0031] Sc作为最轻的过渡元素，可以调节金属和氢的键合力，起着良好的催化作用。同 时Sc原子量远低于Zr原子量，Sc替代Zr会明显提高合金贮氢量。V元素本身的抗氧化 和催化性能，其添加到合金中会极大地改善合金表面，提高合金的抗氧化性能。少量A1替 代Ti能明显改善合金的平台斜度和滞后性，而且在电极中A1能显著降低电极的腐蚀