氢化反应的调控方法
【技术领域】
[0001] 本发明属储氢材料技术领域，具体是一种Mg17Al12氢化反应的调控方法，该方法是 通过制备工艺的调整，控制Mg 17Al12氢化反应路径，其中采用非平衡过程液氮快冷结合机械 合金化制备出的Mg17Al 12易活化，吸放氢速率快，热力学性能好，可逆储氢容量高。
【背景技术】：
[0002] 金属Mg因其储氢容量高（理论储氢量为7. 6wt. % )和成本低被认为是最具应用 前景的储氢材料，但其氢化物MgH2热稳定性高，吸放氢速率慢等缺点阻碍了它在实际中的 应用。通过在镁或者镁基合金中添加添加催化剂、过渡金属元素以及金属元素等能有效改 善镁以及镁基合金的可逆储氢性能。A1作为一种轻质金属元素，在镁中添加A1能提高了 Mg 抗氧化能力，降低吸放氢温度。Mg-Al合金中间相主要有Mg 17A11；^P Mg2Al3，通常情况 下，Mg17Al12的氢化过程主要分两步进行，其首先由Mg 17六112向中间相Mg 2A13转变，然后再由 Mg2Al^ MgH 2和A1转变。然而对于Mg ^112的氢化反应路径，一直无法控制，这为Mg 17A112 的吸放氢机理研究带来困扰。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是提供一种]^/112氢化反应的调控方法。
[0004] 本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
[0005] 1?-种Mg17Al12氢化反应的调控方法，该方法的操作步骤如下：
[0006] 1)首先按摩尔比Mg:A1 = 17:12的粉末混合均匀，其次再把混合均匀后的粉末在 20Mpa压力下冷压5min成圆形片状，随后将片状样品置于退火炉中，利用氩气保护，在温度 为600°C条件下保温2h，然后以平衡过程退火方式对样品进行处理，再把经过退火理后的 圆形片状样品破碎，得到复合材料粉末（1#)。
[0007] 2)提取步骤1)的部分复合材料粉末，进行XRD、PCT以及吸放氢测试，进行XRD测 试得到退火处理后的样品1#和退火处理后的样品1#吸放氢前后的XRD谱图，进行PCT测 试得到退火处理后样品1#的PCT曲线，进行吸放氢测试得到退火处理后样品1#的变温吸 放氢曲线。
[0008] 3)把步骤2)提取后剩余的复合材料粉末，在氩气保护下，按球料比为30:1，利用 行星球磨机，以300转/分的转速进行机械球磨，所述球为大球2个、中球6个、小球9个。
[0009] 4)球磨70h后采集样品，最后进行XRD、PCT以及吸放氢测试，得到退火+球磨后 样品3#和退火+球磨后样品3#吸放氢前后的XRD谱图，进行PCT测试得退火+球磨后样 品3#的PCT曲线，进行吸放氢测试得退火+球磨后样品3#的变温吸放氢曲线。
[0010] 2. -种Mg17Al12氢化反应的调控方法，该方法的操作步骤如下：
[0011] 1)首先按摩尔比Mg:A1 = 17:12的粉末混合均勾，其次再把混合均匀后的粉末在 20Mpa压力下冷压5min成圆形片状，随后将片状样品置于退火炉中，利用氩气保护，在温度 为600°C条件下保温2h，然后以非平衡过程液氮淬火方式对样品进行处理，再把经过淬火 理后的圆形片状样品破碎，得到复合材料粉末2#。
[0012] 2)提取步骤1)的部分复合材料粉末，进行XRD、PCT以及吸放氢测试，进行XRD测 试得到淬火理后样品2#和淬火理后样品2#吸放氢前后的XRD谱图，进行PCT测试得到淬 火处理后样品2#的PCT曲线，进行吸放氢测试得到淬火处理后样品2#的变温吸放氢曲线。
[0013] 3)把步骤2)提取后剩余的复合材料粉末，在氩气保护下，按球料比为30:1，利用 行星球磨机，以300转/分的转速进行机械球磨，所述球为大球2个、中球6个、小球9个。
[0014] 4)球磨70h后采集样品，最后进行XRD、PCT以及吸放氢测试，得到淬火+球磨后 样品4#和淬火+球磨后样品4#吸放氢前后的XRD谱图，进行PCT测试得到淬火+球磨后 样品4#的PCT曲线，进行吸放氢测试得到淬火+球磨后样品4#的变温吸放氢曲线。
[0015] 上述的Mg17Al12氢化反应的调控方法，通过选择不同的制备工艺，可以控制Mg 17Al12 的氢化反应路径：退火处理制备的Mg17Al12，其氢化产物为Mg2Al#P MgH 2;采用淬火处理的 制备的Mg17Al12，其氢化产物为Mg 2Al3、MgHjP A1 ;退火结合机械合金化制备的Mg 17A112，其氢 化产物与淬火后Mg17AU^氢化产物一致，均由Mg 2Al3、MgHjP A1组成；淬火结合机械合金 化制备的181/112复合材料，其氢化产物主要为MgH 2和A1，且储氢量为4. Owt. %，接近理论 值的 4. 4wt. %。
[0016] 上述的Mg17Al12储氢材料制备成燃料电池，主要应用于氢能存贮系统中。
[0017] 本发明的优点：通过制备工艺的调整，可以控制Mg17Al12氢化反应路径。尤其是采 用液氮温度下冷却的非平衡过程结合机械合金化制备的复合材料，具有储氢容量高，易活 化以及良好储氢热力学性能，为以后Mg 17Al12储氢材料的研究奠定坚实基础。
【附图说明】
[0018] 图1?复合材料Mg17AlJ9 XRD谱图。
[0019] 图中，1# :退火、2# :淬火、3# :退火+球磨、4# :淬火+球磨。
[0020] 图2?退火样品吸放氢前后的XRD谱图。
[0021] 图3?淬火样品吸放氢前后的XRD谱图。
[0022] 图4.退火+球磨样品吸放氢前后的XRD谱图。
[0023] 图5.淬火+球磨样品吸放氢前后的XRD谱图。
[0024] 图6?复合材料在280°C温度下的PCT曲线图。
[0025] 图中，1# :退火、2# :淬火、3# :退火+球磨、4# :淬火+球磨。
[0026] 图7.复合材料变温吸氢速率曲线图。
[0027] 图中，1# :退火、2# :淬火、3# :退火+球磨、4# :淬火+球磨。
[0028] 图8.复合材料变温放氢速率曲线图。
[0029] 图中，1# :退火、2# :淬火、3# :退火+球磨、4# :淬火+球磨。
【具体实施方式】
[0030] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
[0031] 实施例1
[0032] -种Mg17Al12氢化反应调控方法的工艺步骤如下：
[0033] 按照摩尔比Mg:Al = 17:12配置好样品且混合均匀，其次再把混合均匀后的粉末 在20Mpa压力下冷压5min成圆形片状，随后将片状样品置于退火炉中，利用氩气保护，在温 度为600°C条件下保温2h，然后随炉冷却，最后把退火后的样品在氩气保护下进行破碎。再 把破碎所得样品分成两份，一部份进行XRD、PCT以及吸放氢测试，进行XRD测试得到退火处 理后和退火处理后Mg 17Al12吸放氢前后的XRD谱图，如图1和图2所示；进行PCT测试得到 退火处理后复合材料的PCT曲线，如图6所示；进行吸放氢测试得到退火处理后复合材料的 变温吸放氢曲线，如图7和图8所示。另一部分进行机械球磨（实例3)。
[0034] 实施例2
[0035] -种Mg17Al12氢化反应调控方法的工艺步骤如下：
[0036] 按照摩尔比Mg :A1 = 17:12配置好样品且混合均匀，其次再把混合均匀后的粉末 在20Mpa压力下冷压5min成圆形片状，随后将片状样品置于退火炉中，利用氩气保护，在 温度为600°C条件下保温2h，然后利用液氮快冷淬火，最后把利用液氮快冷淬火的样品在 氩气保护下破碎，并将破碎所得样品分成两份，一部份进行XRD、PCT以及吸放氢测试，进行 XRD测试得