到淬火处理后和淬火处理后Mg 17Al12吸放氢前后的XRD谱图，如图1和图3所示； 进行PCT测试得到淬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淬火 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4)。
[0037] 实施例3
[0038] 将实例1破碎所得的样品，按球料比为30:1，转速为300转/分进行机械球磨，球 磨时每间隔20h在氩气保护下打开一次球磨进行处理，避免复合材料粉末粘到球上或者粘 到球磨罐内壁上，球磨时间到70h时取出样品进行XRD、PCT以及吸放氢测试，进行XRD测试 得到退火+球磨后和退火+球磨后Mg 17Al12吸放氢前后的XRD谱图，如图1和图4所示；进 行PCT测试得到退火+球磨后复合材料的PCT曲线，如图6所示；进行吸放氢测试得到退火 +球磨后复合材料的变温吸放氢曲线，如图7和图8所示。
[0039] 实施例4
[0040] 将实例2破碎所得的样品，按球料比为30:1，转速为300转/分进行机械球磨，球 磨时每间隔20h在氩气保护下打开一次球磨进行处理，避免复合材料粉末粘到球上或者粘 到球磨罐内壁上，最后一次球磨10h，球磨时间到70h时取出样品进行XRD、PCT以及吸放氢 测试，进行XRD测试得到淬火+球磨后和淬火+球磨后Mg 17Al12吸放氢前后的XRD谱图，如 图1和图5所示；进行PCT测试得到淬火+球磨后复合材料的PCT曲线，如图6所示；进行 吸放氢测试得到淬火+球磨后复合材料的变温吸放氢曲线，如图7和图8所示。
[0041] 如图1~8所示，经过淬火或者退火后，Mg与A1完全发生了固相反应生成Mg17Al 12， 把淬火或者退火处理后的样品球磨70h后，Mg17Al12的特征峰宽化。退火后样品初次吸氢 时Mg 17Al12并未完全氢化，且氢化产物主要为Mg2Al#P MgH2。与退火处理后的样品相比，米 用淬火处理的样品虽然Mg17Al12&并未完全氢化，但氢化产物除了 Mg #13和MgH 2相外，还 出现A1相。当对退火或者淬火处理后的样品球磨70h后发现，退火结合机械合金化制备的 Mg 17Al12，其氢化产物与淬火后复合材料的氢化产物一致，均由Mg2Al 3、MgHjP A1组成，但是 此时材料已经能完全氢化。而淬火结合机械合金化制备的Mg17Al12F仅能完全氢化，且氢化 产物主要为MgHjPAl。上述四种制备工艺复合材料的氢化反应可描述如下：
[0042]
[0043]
[0044]
[0045]
[0046] (1)~⑷式说明通过不同的制备工艺，可以调控Mg17Al12氢化反应路径。经过退 火和淬火处理后，1 p复合材料吸氢量均小于2wt %，但结合机械球磨制备后，Mg 17八112复 合材料的吸氢性能得到明显改善，尤其是在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，其吸氢量可高达4. Owt%，接近1%17八112理论值的4. 4wt%，且吸放氢速率 得到显著提高，氢化物的稳定性明显降低，热力学性能得到了明显的改善。
[0047] 复合材料在280°C温度下的PCT曲线如图6所示。
[0048] 复合材料变温吸氢速率曲线如图7所示。
[0049] 复合材料变温放氢速率曲线如图8所示。
【主权项】
1. 一种Mg 17A112氢化反应的调控方法，其特征在于，该方法的操作步骤如下： 1) 首先按摩尔比Mg:Al = 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； 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 得退火处理后和退火处理后Mg17Al 12吸放氢前后的XRD谱图，进行PCT测试得退火处理后 Mg17AU9 PCT曲线，进行吸放氢测试得退火处理后Mg17Al12变温吸放氢曲线； 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； 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+球磨后和退 火+球磨后Mg17Al12吸放氢前后的XRD谱图，进行PCT测试得退火+球磨后Mg ^112的PCT 曲线，进行吸放氢测试得退火+球磨后Mg17Al12变温吸放氢曲线。2. -种Mg 17A112氢化反应的调控方法，其特征在于，该方法的操作步骤如下： 1) 首先按摩尔比Mg:Al = 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) 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 得淬火处理后和淬火处理后Mg17Al 12吸放氢前后的XRD谱图，进行PCT测试得淬火处理后 Mg17AU9 PCT曲线，进行吸放氢测试得淬火处理后Mg17Al12变温吸放氢曲线； 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； 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+球磨后和淬 火+球磨后Mg17Al12吸放氢前后的XRD谱图，进行PCT测试得淬火+球磨后Mg ^112的PCT 曲线，进行吸放氢测试得淬火+球磨后Mg17Al12变温吸放氢曲线。3. 按权利要求书1和权利要求书2所述的Mg 17A112氢化反应的调控方法，其特征在于， 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Mg 17A112，其 氢化产物为Mg2AljP MgH 2;采用淬火处理的制备的Mg 17A112，其氢化产物为Mg2Al3、MgHjP Al ;退火结合机械合金化制备的Mg17Al12，其氢化产物与淬火后Mg17Al 1J^氢化产物一致，均 由Mg2Al3、MgHjP Al组成；淬火结合机械合金化制备的Mg ^112复合材料，其氢化产物主要 为MgHjP Al，且储氢量为4. Owt. %，接近理论值的4. 4wt. %。4. 利用如权利书要求1和权利要求书2所述的Mg 17A112储氢材料制备成燃料电池，主 要应用于氢能存贮系统中。
【专利摘要】本发明公开了一种Mg17Al12氢化反应的调控方法。将镁粉和铝粉均匀混合后冷压成片状，然后利用平衡过程、非平衡过程、平衡过程与机械合金化相结合、非平衡过程快速冷却与机械合金化相结合的方法制备Mg17Al12储氢材料。本发明的优点：通过制备工艺的调整，可以调控Mg17Al12的氢化反应路径，得到不同的氢化产物，尤其是采用非平衡快速冷却与机械合金化相结合制备的Mg17Al12，吸氢速率明显提高，氢化反应的动力学性能得到明显改善，且储氢量达到4.0wt.％，接近理论值的4.4wt％，为以后研究Mg17Al12的吸放氢机理，改善Mg17Al12可逆吸放氢性能奠定坚实基础。
【IPC分类】C22F1/06, C22C1/05, C22C23/02
【公开号】CN105132838
【申请号】CN201510618369
【发明人】蓝志强, 彭雯琦, 郭进, 谢政专, 李柳杰
【申请人】广西大学
【公开日】2015年12月9日
【申请日】2015年9月25日