含铝储氢合金及其制备方法和钙元素的用途与流程

本发明涉及一种含铝储氢合金及其制备方法和钙元素的用途。

背景技术：

1、氢能具有储量丰富、来源广泛和零污染等优点，被认为是一种理想的新型能源。氢气的运输是氢能普及和应用的关键环节。氢气在运输的过程中容易泄露接触空气，因而存在爆炸的隐患。如何高效便捷地储运氢气成为了推动氢能体系发展的重要课题。稀土系金属氢化物由于储氢条件温和且安全高效，在各类储氢材料中脱颖而出。

2、cn116479287a公开了一种a5b19型la-y-ni系储氢合金，其化学组成为la5-xyxni19-yry，其中，2.78≤x≤3.34，0≤y≤1.5，r为mn、al、co、zr、cr、sc、ti、v、nb、mo中的一种或几种。该储氢合金为a5b19型，且其0.1mpa以上储氢量占比较少。

3、cn116024459a公开了一种超晶格稀土储氢材料，其化学式为aacebycnixmnybz，0.3≤b≤0.9，1.6≤c≤2.5，a+b+c＝3，0.3≤y≤0.7，0≤z≤0.3，10.8≤x+y+z≤12.6，其中a为la、pr、nd、gd或sm中选出包含la的一种或多种，b为al、cu、fe、zn、co、si、zr、ti中的一种或多种。该稀土储氢材料材料0.1mpa以上储氢量占比较少。

4、cn114955988a公开了一种稀土钇镍储氢合金，具有a2b7型结构，化学组成为rexyyniz-a-bmnaalb，re为la、ce、pr、nd、sm和gd中的一种或几种，x＞0，y＞0，x+y＝3且1.6≤y/x≤2.4，0＜a+b≤1，9.15≤z≤11.85。该储氢合金0.1mpa以上储氢量占比较少。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的一个目的在于提供一种含铝储氢合金，该含铝储氢合金0.1mpa以上储氢量占比多，放氢平台压低。进一步地，该含铝储氢合金具有较高的可逆储氢容量。本发明的另一个目的在于提供上述含铝储氢合金的制备方法。本发明的在一个目的在于提供一种钙元素在提高含铝储氢合金可逆储氢容量中的用途。

2、本发明通过如下技术方案实现上述技术目的。

3、一方面，本发明提供一种含铝储氢合金，其特征在于，其具有式(1)表示的组成：

4、laacebyccadnixmnyalz(1)

5、其中，x、y、z、a、b、c、d表示各个元素的摩尔份数；2≥a≥0.1，2.3≥b≥0.8，4.2≥c≥1.8，1≥d≥0，20.5≥x≥19.5，0.8≥y≥0.4，0.5≥z≥0.05，且a+b+c+d＝6，x+y+z＝21。

6、根据本发明的含铝储氢合金，优选地，0.8≥d≥0.1。

7、根据本发明的含铝储氢合金，优选地，所述含铝储氢合金中ce2ni7相的含量大于等于55wt％。

8、根据本发明的含铝储氢合金，优选地，1.3≥a≥0.8，1.3≥b≥1，4≥c≥3.5，d＝0。

9、根据本发明的含铝储氢合金，优选地，2≥a≥1.8，1.8≥b≥1.5，2.5≥c≥2，0.6≥d≥0.3。

10、根据本发明的含铝储氢合金，优选地，20.3≥x≥20，0.7≥y≥0.5，0.4≥z≥0.1。

11、根据本发明的含铝储氢合金，优选地，所述含铝储氢合金具有如下式之一表示的组成：

12、lacey4ni20.1mn0.6al0.3；

13、lacey4ni20.2mn0.6al0.2；

14、lacey4ni20.3mn0.6al0.1；

15、la0.6ce1.4y4ni20.2mn0.6al0.2；

16、la0.6ce1.4y4ni20.3mn0.6al0.1；

17、la0.4ce1.6y4ni20.3mn0.6al0.1；

18、la0.2ce1.8y4ni20.3mn0.6al0.1；

19、la2cey3ni20.3mn0.6al0.1；

20、la2ce1.5y2.5ni20.3mn0.6al0.1；

21、la2ce1.5y2ca0.5ni20.3mn0.6al0.1；

22、lacey4ni20mn0.6al0.4；

23、la2ce2y2ni20.3mn0.6al0.1。

24、另一方面，本发明提供了上述含铝储氢合金的制备方法，包括如下步骤：

25、(1)根据式(1)所述的化学组成提供原料，将原料熔炼和成型，得到合金片；

26、(2)将合金片在惰性气氛中退火，得到退火合金片；

27、(3)将退火合金片粉粹，得到含铝储氢合金。

28、根据本发明的制备方法，优选地，将合金片在惰性气氛中退火包括如下工序：

29、将合金片在惰性气氛中从室温以5～15℃/min的升温速率升温至700～900℃，然后以1～10℃/min的升温速率升温至1000～1200℃，保温10～20h。

30、再一方面，本发明提供了一种钙元素在提高含铝储氢合金可逆储氢容量中的用途，以摩尔份数计，所述含铝储氢合金中含有1.8～2份la，1.5～1.8份ce，2～2.5份y，20～20.3份ni，0.5～0.7份mn，0.1～0.4份al；以摩尔份数计，所述含铝储氢合金中钙的用量为0.3～0.6份。

31、本发明的含铝储氢合金a侧将la、ce、y控制在适当的含量，b侧用特定量的mn和al替代ni，提高了储氢合金的0.1mpa以上储氢量占比，降低了放氢平台压。钙元素的能够提高含铝储氢合金的可逆储氢容量。

技术特征：

1.一种含铝储氢合金，其特征在于，其具有式(1)表示的组成：

2.根据权利要求1所述的含铝储氢合金，其特征在于，0.8≥d≥0.1。

3.根据权利要求1所述的含铝储氢合金，其特征在于，所述含铝储氢合金中ce2ni7相的含量大于等于55wt％。

4.根据权利要求1所述的含铝储氢合金，其特征在于，1.3≥a≥0.8，1.3≥b≥1，4≥c≥3.5，d＝0。

5.根据权利要求1所述的含铝储氢合金，其特征在于，2≥a≥1.8，1.8≥b≥1.5，2.5≥c≥2，0.6≥d≥0.3。

6.根据权利要求1所述的含铝储氢合金，其特征在于，20.3≥x≥20，0.7≥y≥0.5，0.4≥z≥0.1。

7.根据权利要求1所述的含铝储氢合金，其特征在于，所述含铝储氢合金具有如下式之一表示的组成：

8.根据权利要求1～7任一项所述的含铝储氢合金的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，将合金片在惰性气氛中退火包括如下工序：

10.一种钙元素在提高含铝储氢合金可逆储氢容量中的用途，其特征在于，以摩尔份数计，所述含铝储氢合金中含有1.8～2份la，1.5～1.8份ce，2～2.5份y，20～20.3份ni，0.5～0.7份mn，0.1～0.4份al；以摩尔份数计，所述含铝储氢合金中，钙的用量为0.3～0.6份。

技术总结
本发明公开了一种含铝储氢合金及其制备方法和钙元素的用途。该含铝储氢合金具有式(1)表示的组成：LaaCebYcCadNixMnyAlz(1)；其中，x、y、z、a、b、c、d表示各个元素的摩尔份数；2≥a≥0.1，2.3≥b≥0.8，4.2≥c≥1.8，1≥d≥0，20.5≥x≥19.5，0.8≥y≥0.4，0.5≥z≥0.05，且a+b+c+d＝6，x+y+z＝21。本发明的含铝储氢合金0.1MPa以上储氢量占比多，放氢平台压低。

技术研发人员：王利,胡雪娇,赵玉园,刘倩雯,蔚志红,白金,韩宏源
受保护的技术使用者：包头稀土研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/22