一种纳米氢化镁储氢材料及其制备方法

本发明涉及储氢材料，具体涉及一种纳米氢化镁储氢材料及其制备方法。

背景技术：

1、随着社会的不断发展，人口日益增多，煤炭、石油和天然气等化石能源消耗剧增，人类面临严重的能源危机。同时，化石能源的过度开采使用带来了严重的环境污染问题，人类亟需发展可再生、清洁的新型能源。氢能以其清洁、来源广泛、热值高、利用途径多等优点，在一众新能源中脱颖而出，被认为是人类未来理想的二次能源。

2、氢能的产业链分为制氢、储/运氢、用氢三大环节，其中储氢是氢能规模化应用的瓶颈。金属氢化物储氢是一种安全且具有高体积储氢密度的储氢方式，这也使其成为最具开发价值的储氢技术。对此，美国能源部对燃料电池汽车用储氢系统容量目标定为6.5wt.％。在各种储氢材料中，氢化镁的理论储氢量高达7.6wt.％，有望在实际应用中达到预期目标，是一种很有前景的固态储氢材料。当前限制氢化镁走向规模化应用的主要原因是其放氢温度过高，高达380℃。

3、为了降低氢化镁放氢温度，改善吸放氢性能，目前发展出了合金化、催化、纳米化等手段。其中，纳米化可从根本上改善氢化镁的储氢热力学性能，同时改善其动力学性能，是一种非常有效的改性手段。迄今，制备纳米氢化镁的方法有：湿化学热解、球磨、熔融注入法等，但仍存在产物放氢温度过高的问题，因此有必要提供一种方法实现制备可低温放氢的氢化镁纳米材料。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种纳米氢化镁储氢材料及其制备方法，该制备方法制备得到的纳米氢化镁储氢材料具有较低的颗粒粒径(具体地最小颗粒粒径为3nm)和两段放氢特性，第一段放氢初始温度低至52℃，持续放氢至270℃出现第二段放氢，峰值温度为317℃。

2、为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

3、本发明第一方面提供一种纳米氢化镁储氢材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

4、(a)在惰性气体气氛下，将氯化镁和氢化锂混合，得到混合原料；

5、(b)将混合原料置于有机溶剂中，得到混合物；

6、(c)在一定压力的保护气氛下，对混合物进行球磨处理，得到混悬液，

7、(d)在保护气氛下，将混悬液进行离心、干燥，即得所述纳米氢化镁储氢材料。

8、优选地，所述步骤(c)中，球磨处理的筒体转速为300～500rpm，筒体体积为100～250ml，磨球由直径为6mm不锈钢磨球和直径为10mm不锈钢磨球组成，球料比为(70～90)∶1，球磨时间为30～60h。

9、优选地，所述步骤(c)中，球磨处理采用的球磨机为行星式球磨机；

10、直径为6mm不锈钢磨球和直径为10mm不锈钢磨球的质量比为3∶(4～6)。

11、优选地，所述步骤(a)中，氯化镁和氢化锂的摩尔比为1∶(1～2)。

12、优选地，所述步骤(b)中，混合原料与有机溶剂的质量体积比为1∶(6～15)。

13、优选地，所述步骤(b)中，有机溶剂为可溶氯化物，不溶氢化物的有机物，具体可以为四氢呋喃。

14、优选地，所述步骤(c)中，保护气氛采用的气体是氩气或氢气，压力为1～5atm。

15、优选地，所述步骤(d)中，离心转速3000～12000rpm，离心时间为5～15min。

16、本发明第二方面提供一种上述制备方法制得的纳米氢化镁储氢材料。

17、优选地，所述纳米氢化镁储氢材料的最小颗粒径为3nm。

18、与现有技术相比，本发明的有益效果至少包括：

19、本发明制备方法制得的纳米氢化镁储氢材料颗粒尺寸可低至3nm，因此具有优良的储氢性能，在拥有高储氢量的同时，具有良好的吸放氢动力学性能。该材料具体表现为两段放氢，第一段放氢初始温度低至52℃，持续放氢至270℃出现第二段放氢，峰值温度为317℃。

20、本发明研发了近室温放氢的氢化镁固态储氢材料，提供了球磨制备极细纳米氢化镁颗粒的可行性方法，拓展了球磨制备方法在纳米材料领域的应用范围，并为工业批量生产不同颗粒尺寸的纳米材料提供指导。

技术特征：

1.一种纳米氢化镁储氢材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(c)中，球磨处理的筒体转速为300～500rpm，筒体体积为100～250ml，磨球由直径为3～8mm不锈钢磨球和直径为8～12mm不锈钢磨球组成，球料比为(70～90)∶1，球磨时间为30～60h。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(c)中，球磨处理采用的球磨机为行星式球磨机；

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(a)中，氯化镁和氢化锂的摩尔比为1∶(1～2)。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(b)中，混合原料与有机溶剂的质量体积比为1∶(6～15)。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(b)中，有机溶剂为可溶氯化物，不溶氢化物的有机物。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(c)中，保护气氛采用的气体是氩气或氢气，压力为1～5atm。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(d)中，离心转速3000～12000rpm，离心时间为5～15min。

9.权利要求1～8任一所述的制备方法制得的纳米氢化镁储氢材料。

10.根据权利要求9所述的纳米氢化镁储氢材料，其特征在于，所述纳米氢化镁储氢材料的最小颗粒粒径为3nm。

技术总结
本发明公开了一种纳米氢化镁储氢材料及其制备方法，所述制备方法包括如下步骤：在惰性气体气氛下，将氯化镁和氢化锂混合，得到混合原料；将混合原料置于有机溶剂中，得到混合物；在一定压力的保护气氛下，对混合物进行球磨处理，得到混悬液，在保护气氛下，将混悬液进行离心、干燥，即得所述纳米氢化镁储氢材料；本发明制备方法制得的纳米氢化镁储氢材料颗粒尺寸可低至3nm，是目前通过球磨法制得的最小的纳米氢化镁颗粒，具有优良的储氢性能。该方法制得的纳米氢化镁具体表现为两段放氢，第一段放氢初始温度低至52℃，持续放氢至270℃出现第二段放氢，峰值温度为317℃。

技术研发人员：黄建媚,张晋源
受保护的技术使用者：北京航空航天大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12