一种熔盐电解共沉积制备产氢铝镓合金的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于产氢合金领域，具体涉及一种产氢铝镓合金的制备方法，该合金可以与水反应产生氢气。
【背景技术】
[0002]氢能的推广主要受到制氢技术、贮存技术和运输技术等制约。目前工业用氢是采用化石燃料制氢和电解水制氢方法制取，制氢效率不高，需要耗费大量能源且对环境污染较大。氢气的贮存和运输也制约了氢气的应用。如果采用液化方法贮存和运输，液化容量100kg/h的小型液化厂必须耗费40?60MJ电能来液化Ikg氢气，所耗费能量将可能超过其液化氢气所含能量；即使容量达10000kg/h的大型液化厂，液化也需耗费其液化氢气所含能量之30%，这样大量能量的耗费带来了成本的增加。储氢罐本身十分笨重，即使储存罐内充满了氢，储存的氢也只占整个储存罐质量的5%?7%，因此，用储氢罐贮存和运输增加了氢气运输成本。氢气密度小，易泄露，存在安全隐患。铝合金制氢技术是比较切实可行、很有前景的贮存和运输氢气的方式，有广泛的应用前景。例如，用铝合金制氢代替汽油作为汽车内燃机的燃料，其制氢成本与汽油相比极具竞争力，且其排出的唯一废弃物是水，不会产生任何污染。铝合金制氢还非常适用于潜水艇，因为不排放有毒气体，不损害艇员的健康。在制氢铝合金中，铝镓合金是制氢性能较好的合金之一。目前的产氢铝合金制备方法主要是以纯金属为原料在惰性气体气氛下高温熔炼和球磨，熔炼和球磨需要消耗大量能量。
【发明内容】
[0003]为克服现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种制备产氢铝镓合金的方法，以期减去目前制备产氢铝镓合金过程中的高温熔炼步骤，降低产氢铝镓合金的生产成本。
[0004]为了解决以上技术问题，本发明是通过以下技术方案予以实现的。
[0005]本发明是将NaF、AlF3、Al203和Ga 203混合物研磨放入石墨坩祸中，在氩气保护气氛下300°C保温2小时，除去残留的水分，以石墨作为阳极，惰性金属(Mo、W或Pt)或石墨作为阴极，将温度升高至880-1000°C进行保温，通电电解，保持电解槽电压2.5?5.0V,电解5?10小时后，氩气保护下冷却至室温，在氩气保护气氛中从石墨坩祸中取出铝镓合金，将铝镓合金放入密封的充满氩气的球磨罐中进行球磨，得到铝合金粉。
[0006]上述电解质中NaF与AlF3的摩尔比为2.6?2.0:1 ;A1 203的质量是NaF与AlF3质量之和的3?5% ,Ga2O3质量是Al 203质量的4?20%，所得铝镓合金中镓的含量是0.5?12%。
[0007]本发明的电解质体系中可以加入少量MgF2、CaF^来降低电解的温度。
[0008]本发明采用ICP元素分析方法分析铝镓合金的组成。本发明所制备的铝合金可以在40°C与水反应以较快的速率产生氢气，将1.0克铝镓合金粉放入1000克40°C的水中，将产生的氢气导入一个装满水的瓶中，氢气进入后排出相同体积的水，通过称量排出水的重量计算产生氢气的体积。
[0009]与现有技术相比，本发明具有以下技术效果:
[0010]1、本发明采用熔盐电解法直接制备产氢铝合金，将省去熔炼过程，极大降低了产氢铝镓合金的制备成本；
[0011]2、本发明所制备的铝镓合金，可以在40°C与水持续反应制备氢气。合金在氩气保护气氛中球磨成合金粉，产氢速率得到很大提高。
【具体实施方式】
[0012]下面以具体实例来对本
【发明内容】
做进一步的说明，但本发明不局限于下述实施例。
[0013]实施例1
[0014]将NaF、AlF3、Al203和Ga 203混合物研磨放入石墨坩祸中，在氩气保护气氛下300°C保温2小时，除去残留的水分；NaF和AlF3的摩尔比为2.6，Al 203和Ga2O3的质量分别是NaF、AlF3质量之和的5%和0.8% ;以石墨作为阳极，Mo作为阴极，将温度升高至1000°C进行保温，通电电解，保持电解槽电压5.0V,电解10小时后，氩气保护下冷却至室温，在氩气保护气氛中从石墨坩祸中取出铝镓合金，将铝镓合金放入密封的充满氩气的球磨罐中进行球磨，得到铝合金粉。
[0015]用ICP元素分析方法分析铝镓合金的组成，该合金中镓的含量为12%。该铝合金可以在40°C与水反应以较快的速率产生氢气，将1.0克铝镓合金粉放入1000克40°C的水中，10分钟可以产生氢气980毫升，60分钟可以产生氢气1045毫升。
[0016]实施例2
[0017]将NaF、AlF3、Al203和Ga 203混合物研磨放入石墨坩祸中，在氩气保护气氛下300°C保温2小时，除去残留的水分；NaF和AlF3的摩尔比为2.3，Al 203和Ga2O3的质量分别是NaF、AlF3质量之和的4%和0.4%;以石墨作为阳极，W作为阴极，将温度升高至940°C进行保温，通电电解，保持电解槽电压4.0V,电解8小时后，氩气保护下冷却至室温，在氩气保护气氛中从石墨坩祸中取出铝镓合金，将铝镓合金放入密封的充满氩气的球磨罐中进行球磨，得到铝合金粉。
[0018]用ICP元素分析方法分析铝镓合金的组成，该合金中镓的含量为8%。该铝合金可以在40°C与水反应以较快的速率产生氢气，将1.0克铝镓合金粉放入1000克40°C的水中，10分钟可以产生氢气960晕升，60分钟可以产生氢气1085晕升。
[0019]实施例3
[0020]将NaF、AlF3、Al203和Ga 203混合物研磨放入石墨坩祸中，在氩气保护气氛下300°C保温2小时，除去残留的水分；NaF和AlF3的摩尔比为2.1，A1 203和Ga2O3的质量分别是NaF、AlF3质量之和的3%和0.3% ;以石墨作为阳极，石墨作为阴极，将温度升高至920°C进行保温，通电电解，保持电解槽电压3.0V,电解6小时后，氩气保护下冷却至室温，在氩气保护气氛中从石墨坩祸中取出铝镓合金，将铝镓合金放入密封的充满氩气的球磨罐中进行球磨，得到铝合金粉。
[0021]用ICP元素分析方法分析铝镓合金的组成，该合金中镓的含量为7%。该铝合金可以在40°C与水反应以较快的速率产生氢气，将1.0克铝镓合金粉放入1000克40°C的水中，10分钟可以产生氢气950晕升，60分钟可以产生氢气1095晕升。
[0022]实施例4
[0023]将NaF、AlF3、Al203和Ga 203混合物研磨放入石墨坩祸中，在氩气保护气氛下300°C保温2小时，除去残留的水分；NaF和AlF3的摩尔比为2.0, Al 203和Ga2O3的质量分别是NaF、AlF3质量之和的4%和0.16% ;以石墨作为阳极，Pt作为阴极，将温度升高至880°C进行保温，通电电解，保持电解槽电压2.5V，电解5小时后，氩气保护下冷却至室温，在氩气保护气氛中从石墨坩祸中取出铝镓合金，将铝镓合金放入密封的充满氩气的球磨罐中进行球磨，得到铝合金粉。
[0024]用ICP元素分析方法分析铝镓合金的组成，该合金中镓的含量为3%。该铝合金可以在40°C与水反应以较快的速率产生氢气，将1.0克铝镓合金粉放入1000克40°C的水中，10分钟可以产生氢气990毫升，60分钟可以产生氢气1075毫升。
【主权项】
1.一种熔盐电解共沉积制备产氢铝镓合金的方法，其特征在于:该方法采用熔融的AlF3、NaF、Al203和Ga 203混合物为电解质，在氩气气氛保护下进行电解，以石墨作阳极，以惰性金属或石墨作为阴极，熔盐体系温度为880-1000°C，电解槽电压为2.5?5.0V,电解5?1h后，冷却得到铝镓合金； 所述电解质中NaF与AlF3的摩尔比为2.6?2.0:1 ;A1 203的质量是NaF与AlF 3质量之和的3?5%，Ga2O3质量是Al 203质量的4?20%。
【专利摘要】本发明公开了一种制备产氢铝镓合金的方法，属于产氢合金领域。该方法是将NaF、AlF3、Al2O3和Ga2O3混合物研磨放入石墨坩埚中，在氩气保护气氛下300℃保温2小时，除去残留的水分，以石墨作为阳极，惰性金属或石墨作为阴极，将温度升高至880-1000进行保温，通电电解，保持电解槽电压2.5～5.0，电解5～10小时后，氩气保护下冷却至室温，在氩气保护气氛中从石墨坩埚中取出铝镓合金，将铝镓合金放入密封的充满氩气的球磨罐中进行球磨，得到铝合金粉。本发明采用熔盐电解法直接制备产氢铝合金，将省去熔炼过程，极大降低了产氢铝镓合金的制备成本。本发明所制备的铝镓合金可以在40℃与水反应持续产生氢气。
【IPC分类】C25C3/36
【公开号】CN105112945
【申请号】CN201510598357
【发明人】储向峰, 夏念念, 干正强, 肖赛君, 华中胜, 赵 卓
【申请人】安徽工业大学
【公开日】2015年12月2日
【申请日】2015年9月18日