專利名稱：添加過渡金屬氯化物的鎂基儲(chǔ)氫材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提出一種添加過渡金屬氯化物的鎂基儲(chǔ)氫材料，具體地說是一種改進(jìn)型的儲(chǔ)氫材料。
從七十年代開始，人們就開始重視儲(chǔ)氫材料的研究，特別是近十年來的燃料電池、鎳氫可充電電池的發(fā)展，促使人們尋找具有高性能的儲(chǔ)氫材料，以滿足需要。作為具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的儲(chǔ)氫材料，要求該材料儲(chǔ)氫容量大，充放氫速度快，溫度低，壽命長。幾十年來，各國的科學(xué)工作者進(jìn)行了不懈的努力。目前已研究過的儲(chǔ)氫材料有近千種，主要有Mg2N，F(xiàn)eTi，LaNi5，VZr等系列。在各種金屬儲(chǔ)氫材料中，人們普遍地認(rèn)為鎂基材料是一種最有前途的儲(chǔ)氫材料。因?yàn)樗袃?chǔ)氫容量大(純鎂的理論儲(chǔ)氫容量可以達(dá)到7.6wt％)、密度小，儲(chǔ)藏量大，成本低等優(yōu)點(diǎn)。但是該材料作為儲(chǔ)氫材料具有一些不易克服的缺點(diǎn)，如充放氫溫度高，動(dòng)力學(xué)性能差，易粉化等。所以具有良好的熱力學(xué)性能和動(dòng)力學(xué)性能的儲(chǔ)氫材料一直是人們研究的焦點(diǎn)。各國的研究工作者，嘗試了多種辦法，如添加各種過渡金屬元素，使其形成鎂基合金，并制成納米晶體，非晶等。使鎂基儲(chǔ)氫材料的性能不斷改善。但現(xiàn)有的研究水平還不能滿足人們要求。
本發(fā)明的目的針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提出以純鎂為基礎(chǔ)的大容量的儲(chǔ)氫材料，從而直接應(yīng)用于燃料電池等領(lǐng)域。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明包括是由配方組成和相應(yīng)的方法兩方面組成的。
本發(fā)明的具體過程是1、在純鎂粉(99.5％)或者是鎂與過渡金屬粉末如鎳、鐵、鈦、鋅等混合物中，加入三氯化鉻(CrCl3)，二氯化鈀(PaCl2)，二氯化鐵(FeCl2)，二氯化鎳(NiCl2)，四氯化鈦(TiCl4)，二氯化錳(MnCl2)等過渡金屬氯化物，其加入的比例為0.1-3wt％，可以加入各氯化物的混合物，也可以單獨(dú)加入。
2、將上述粉末置于球磨機(jī)的裝料罐內(nèi)，在氫氣的保護(hù)下進(jìn)行機(jī)械球磨，(氫氣壓力2-10atm)，對于行星式球磨機(jī)來說，對于QM-1SP和Fritsch-P5來說，其球磨罐的自轉(zhuǎn)速度為(300-400rpm)，其球磨時(shí)間取決于球磨機(jī)的機(jī)構(gòu)，其球磨的時(shí)間30-120小時(shí)之間。
上述粉末經(jīng)過球磨之后，其粒徑在0.05-0.5微米之間。其含氫量在4-6.5wt％之間。其比表面積在10-120m2/g。該粉末可以直接用于充放氫，無需活化。在本發(fā)明中，添加過渡金屬氯化物能改善鎂基材料的儲(chǔ)氫性能，主要和材料的表面結(jié)構(gòu)有關(guān)。添加氯化物之后，氯化物的粉末與鎂基材料的粉末在球磨機(jī)中充分接觸，由于氯化物的數(shù)量少，可以認(rèn)為氯化物的細(xì)小晶粒鑲嵌在鎂顆粒的表面之上。起到了破壞鎂表面的致密氧化鎂膜的作用，同時(shí)過渡金屬離子，具有一定的分解氫分子的作用，使其在材料表面快速離解成氫原子。從而使吸附氫分子的速度大大加快。
本發(fā)明在不使用稀有金屬和貴金屬，如鈀，鉑，錸，銠等，降低了成本，便于材料的大規(guī)模使用。在技術(shù)上，該工藝過程更為簡單。本發(fā)明不需以MgH2為原料，這樣就使得制造成本也相應(yīng)地降低，使整個(gè)的制造過程一次完成。
實(shí)施例1、取純鎂粉99.5％、200目，19.2克；鎳粉99.9％、200目，Ni0.6克；CrCl3.6H2O＞99.0％晶體，0.2克。所以MgNiCrCl3其百分含量分別是97-3-1wt％。
2、將上述粉末裝入QM-1SP型行星式球磨機(jī)，抽真空并充入5atm、純度為99.999％的氫氣。
3、將球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速控制在330rpm。球磨80小時(shí)。每間隔20小時(shí)取一次樣，以備分析用。所有的操作都要在手套箱中進(jìn)行，箱內(nèi)充滿氬氣。
4、取出粉末，粉末顆粒的直徑在50-100納米之間。該粉末可直接用于儲(chǔ)存氫氣。不需要活化。
該材料的儲(chǔ)氫量在6.4wt％左右，可在1分鐘內(nèi)使吸氫量接近最大值，吸氫的溫度在140℃左右。
權(quán)利要求
1.一種添加過渡金屬氯化物的鎂基儲(chǔ)氫材料，其特征在于(1)在純鎂粉或者是鎂與過渡金屬粉末如鎳、鐵、鈦、鋅等混合物中，加入三氯化鉻、二氯化鈀、二氯化鐵、二氯化鎳、四氯化鈦、二氯化錳等過渡金屬氯化物，其加入的比例為0.1-3wt％，(2)將上述粉末置于球磨機(jī)的裝料罐內(nèi)，在氫氣的保護(hù)下進(jìn)行機(jī)械球磨，氫氣壓力2-10atm，其球磨時(shí)間為30-120小時(shí)之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的儲(chǔ)氫材料，其特征在于在純鎂粉或者是鎂與過渡金屬粉末如鎳、鐵、鈦、鋅等混合物中，可以加入各氯化物的混合物，也可以單獨(dú)加入。
全文摘要
本發(fā)明提出一種添加過渡金屬氯化物的鎂基儲(chǔ)氫材料,在組成上主要是在純鎂及鎂基合金中添加過渡金屬的氯化物,在工藝上,使用球磨機(jī),在氫氣環(huán)境中,將氯化物均勻分散在鎂基儲(chǔ)氫材料顆粒表面上,達(dá)到催化作用。本發(fā)明提高了鎂基儲(chǔ)氫材料動(dòng)力學(xué)性能,使吸放氫速度大大加快,也相應(yīng)地降低了吸放氫的溫度,本發(fā)明改善了純鎂儲(chǔ)氫材料的動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)性能。
文檔編號(hào)H01M4/46GK1349000SQ0013150
公開日2002年5月15日 申請日期2000年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2000年10月13日
發(fā)明者王爾德, 于振興, 劉祖巖, 王曉林 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)