金属氮基化合物储氢材料热力学性能的改善方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及金属氮基化合物储氨材料热力学性能的改善在储氨技术领域的应用， 尤其是利用稳定产物的方法来改善热力学。
【背景技术】
[0002] 由于目前碳能源材料如煤、石油、天然气等的日益枯竭和它们在使用过程中所带 来的环境和污染问题越来越严重。该就迫使我们开发新的可持续发展的绿色能源如风能、 太阳能、生物能、氨能等。其中氨能由于其质量能量密度高（142M J kg^)相当于汽油（47M J kg-i)的立倍，而副产物仅为水和热，因此氨有助于缓解日益紧迫的环境和社会问题一 包括空气污染、对人类健康和全球气候的危害，W及各国对进口石油的依赖。目前制约氨能 应用的主要瓶颈是氨能的安全、高效、廉价的储存。现有的储氨方式主要有高压储氨、液态 储氨、固态储氨。固态储氨是通过化学反应或物理吸附将氨气储存于固态材料中，其能量密 度高且安全性好，被认为是最有发展前景的一种储氨方式。由轻元素构成的轻质高容量储 氨材料，如测氨化物、铅氨化物、氨基氨化物等，理论储氨容量均达到5wt% W上，该为固态 储氨材料带来了希望。氨基化物由于储氨量大且吸放氨条件温和而极有可能成为新一代实 际应用的储氨材料。氨基化合物中Li-Mg-N-H(Mg(NH2)2/nLiH)和Li-N-H(LiNH2/nLiH)材 料被认为是最具车载应用前景的储氨材料。该是因为它们具有较高的储氨容量和较为合适 的热力学性能。而其中热力学性能是判断一个体系能否实现可逆的先决条件。通常，金属 氨化物的热力学性质可W用温度-压力-组成曲线（PCI)来描述(如图1)。通过实验得到 的不同温度下的平台压力，利用范霍夫方程（Equationl)计算即可获得吸氨或是放氨过程 的反应烙变（ah)和赌变（A S)，其中P。。为平台压力，护为标准压力，R为气体常数，T为绝 对温度。
[0003]
【主权项】
1. 金属氮基化合物储氢材料热力学性能的改善方法，其特征在于：在金属氮基储氢材 料中添加稳定剂，使之与主体材料混合均匀，从而降低金属氮基储氢材料吸放氢过程的反 应焓值；稳定剂与金属氮基储氢材料之间的摩尔比在10:1~1:40之间。
2. 如权利要求1所述的改善方法，其特征在于：所述的金属氮基储氢材料在富氢状态 下是由金属氨基化合物或金属亚氨基化合物中的一种或二种以上与金属氢化物组成的复 合物或配合物；脱氢后其组成为金属亚氨基化物、金属氮化物中的一种或二种以上。
3. 如权利要求2所述的改善方法，其特征在于：所述金属氮基储氢材料中的金属（M) 为1-3族主族金属或是前过渡金属中的一种或多种。
4. 如权利要求2或3所述的改善方法，其特征在于：所述的金属氮基储氢材料中的金 属为碱金属或碱土金属。
5. 如权利要求1所述的改善方法，其特征在于：所添加的稳定剂能与金属氮基储氢材 料或金属氮基储氢材料中某一组分相互作用形成新的化合物或是固溶体。
6. 如权利要求1或5所述的改善方法，其特征在于：所述的稳定剂为金属卤盐或金属 硼氢化物或是金属硼氮氢化合物。
7. 如权利要求6所述的改善方法，其特征在于：所述金属卤盐中的金属（M)为1-3族 主族金属或是过渡金属中的一种，其通式为：MX n，0〈n < 7, X为Cl、Br或I ;或金属硼氢化 物或是金属硼氮氢化合物中的金属（M)来源于1-3族主族金属或是过渡金属中的一种，其 通式为：Μ(ΒΗ 4)η，0〈η 彡 5;M(BH4)x(NH2)y，0〈x 彡 3,0〈y 彡 4。
8. 如权利要求7所述的改善方法，其特征在于：所述的金属卤盐中的金属（M)为碱 金属或是碱土金属，其通式为：ΜΧη，0〈η < 2 ;或所使用的金属硼氢化物或是金属硼氮氢 化合物中的金属（M)为碱金属或是碱土金属，其通式为：Μ(ΒΗ4) η，0〈η<2;Μ(ΒΗ4)χ(ΝΗ2) y, 0<x ^ l,0<y ^ 2〇
9. 如权利I要求所述的改善方法，其特征在于：所述稳定剂为金属卤盐、金属硼氢化合 物或金属硼氮氢化合物；稳定剂与金属氮基储氢材料之间的摩尔比例在5:1~1:40之间。
【专利摘要】本发明公开了一种金属氮基化合物储氢材料热力学性能的改善方法。用此法可以改善金属氮基化合物储氢材料的热力学焓值，使材料的脱氢温度降至更低，脱氢平台提至更高。低的脱氢温度和高的脱氢平台对储氢材料具有极其重要的指导价值和应用价值。
【IPC分类】C01B3-02
【公开号】CN104649223
【申请号】CN201310595479
【发明人】陈萍, 曹湖军
【申请人】中国科学院大连化学物理研究所
【公开日】2015年5月27日
【申请日】2013年11月21日