本發(fā)明屬于儲氫合金制備領(lǐng)域，特別涉及一種v-ti-fe儲氫合金粉的液相反應(yīng)制備方法。

背景技術(shù)：

氫能作為干凈、高效的清潔能源，是當(dāng)前研究的熱點之一。氫能利用的關(guān)鍵技術(shù)，是氫的安全儲運，儲氫合金技術(shù)是較高效的儲運方法之一。v-ti-fe系儲氫合金理論儲氫量大，室溫吸放氫動力學(xué)性能好，具有良好的應(yīng)用前景。目前其制備方法普遍以純金屬為原料，采用高溫混熔，由于各金屬熔點高，熔煉溫度也很高，過高的熔煉溫度容易向合金熔體中引入耐材雜質(zhì)。此外熔煉工藝的各工序都可能對合金性能產(chǎn)生影響，如真空條件、攪拌混勻條件、熱處理條件、破碎條件等如果不適宜，會對合金的性能帶來不利影響，制備工藝的控制較困難。

v-ti-fe系儲氫合金也有研究以金屬氧化物為原料，采用熱還原法進行合金制備，該方法具有成分靈活可調(diào)和生產(chǎn)效率高的優(yōu)點，加之可以用較廉價的金屬氧化物為原料，所以生產(chǎn)成本較低。但制備過程中，還原劑和耐火材料會向合金中引入過多的雜質(zhì)，主要包括al、si、o等，這些雜質(zhì)元素會對合金的儲氫性能產(chǎn)生較大負(fù)面影響。采用該方法制備的合金需要通過較復(fù)雜的精煉工藝才可應(yīng)用。此外，該方法制備的合金同樣為合金鑄錠，合金的熱處理工藝和破碎條件，也會對合金性能產(chǎn)生影響。

由于儲氫合金一般都是以合金粉的形式實現(xiàn)儲氫，因此開發(fā)一種雜質(zhì)成分低，工藝容易控制，不需制備合金錠，而直接得到合金粉的工藝具有十分重要的意義。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有制備技術(shù)的缺陷和不足，本發(fā)明的目的是提供一種v-ti-fe儲氫合金粉的液相反應(yīng)制備方法，解決現(xiàn)有的制備方法引入過多雜質(zhì)且制備成本高的問題。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案予以實現(xiàn)：

一種v-ti-fe儲氫合金粉的液相反應(yīng)制備方法,具體包括：

將液態(tài)vcl4、液態(tài)ticl4和fecl3粉混合，在混合物中加入還原劑反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后過濾固態(tài)產(chǎn)物，去除產(chǎn)物中殘存的還原劑和氯鹽雜質(zhì)，得到v-ti-fe儲氫合金粉。

進一步的，所述的金屬氯化物的混合過程為：首先將vcl4液體和ticl4液體混合，再將fecl3粉溶解到vcl4和ticl4的混合液中。

進一步的，所述的混合物和還原劑的反應(yīng)溫度為700～850℃，反應(yīng)過程在保護氣氛下進行。

進一步的，所述的還原劑為金屬鈉或金屬鎂。

進一步的，所述的v-ti-fe系儲氫合金中，按摩爾百分比：v為40％～60％，ti為40％～60％，fe為0％～5％，摩爾百分比之和為100％。

進一步的，反應(yīng)結(jié)束后過濾固態(tài)產(chǎn)物，蒸餾去除固態(tài)產(chǎn)物中殘存的還原劑，使用水洗方法去除包覆在固態(tài)產(chǎn)物表面的氯鹽副產(chǎn)物。

進一步的，所述的水洗過程具體為：首先將固態(tài)產(chǎn)物進行細(xì)碎研磨處理，使包覆在固態(tài)產(chǎn)物表面的氯鹽充分暴露，細(xì)碎后通過水洗方式使氯鹽溶解到水中，離心分離，得到v-ti-fe合金粉。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

(1)本發(fā)明以液態(tài)vcl4、液態(tài)ticl4、液態(tài)fecl3為原料制備v-ti-fe系儲氫合金，原料以液體形式混合，混合充分，可以保證合金成分的均勻性，且制備產(chǎn)物直接是合金粉形式，可降低破碎條件對合金性能的影響。

(2)本發(fā)明的制備過程反應(yīng)溫度低，可有效降低合金的氧含量。

以下結(jié)合實施例對本發(fā)明的具體內(nèi)容作進一步詳細(xì)解釋說明。

具體實施方式

本發(fā)明的v-ti-fe儲氫合金粉的液相反應(yīng)制備方法,具體包括：

將液態(tài)vcl4、液態(tài)ticl4和fecl3粉混合，在混合物中加入還原劑反應(yīng)，反應(yīng)結(jié)束后過濾固態(tài)產(chǎn)物，去除產(chǎn)物中殘存的還原劑和氯鹽雜質(zhì)，得到v-ti-fe儲氫合金粉。

具體的，vcl4、ticl4和fecl3混合的混合過程為：首先將vcl4溶液和ticl4溶液混合，再將fecl3粉溶解到vcl4和ticl4的混合液中。

具體的，混合物和還原劑的反應(yīng)溫度為350～850℃，反應(yīng)過程在保護氣氛下進行。

具體的，還原劑為金屬鈉或金屬鎂。

具體的，v-ti-fe系儲氫合金中，按摩爾百分比：v為40％～60％，ti為40％～60％，fe為0％～5％，摩爾百分比之和為100％。

具體的，反應(yīng)結(jié)束后過濾固態(tài)產(chǎn)物，蒸餾去除固態(tài)產(chǎn)物中殘存的還原劑，使用水洗方法去除包覆在固態(tài)產(chǎn)物表面的氯鹽副產(chǎn)物。

更具體的，水洗去除包覆在固態(tài)產(chǎn)物表面的氯鹽副產(chǎn)物具體為：首先將固態(tài)產(chǎn)物進行細(xì)碎研磨處理，使包覆在固態(tài)產(chǎn)物表面的氯鹽充分暴露，由于合金粉表面包覆有氯鹽，細(xì)碎過程中產(chǎn)生的熱量會被氯鹽吸收，可有效防止合金粉氧化。細(xì)碎后通過水洗方式使氯鹽溶解到水中，離心分離，得到v-ti-fe合金粉。

以下給出本發(fā)明的具體實施例，需要說明的是本發(fā)明并不局限于以下具體實施例，凡在本申請技術(shù)方案基礎(chǔ)上做的等同變換均落入本發(fā)明的保護范圍。

實施例1

將vcl4、ticl4、fecl3按摩爾比5：4.5：0.5進行配料，將vcl4和ticl4攪拌混勻，將fecl3粉緩慢加入到混合液中，并充分?jǐn)嚢瑁筬ecl3溶解到混合液中。通過流量控制閥，將混合氯化物液體緩慢通入到有高純氬氣氣氛保護的反應(yīng)器內(nèi)，反應(yīng)器內(nèi)填充液態(tài)金屬鈉，用量為反應(yīng)理論需要量的2倍，反應(yīng)溫度控制在700℃。反應(yīng)結(jié)束后，過濾分離液態(tài)金屬鈉和固態(tài)產(chǎn)物，對固態(tài)產(chǎn)物進行真空蒸餾，真空度0.01pa，溫度850℃，時間2h。對蒸餾后得到的固態(tài)產(chǎn)物進行棒磨磨細(xì)1min，然后放入超聲波環(huán)境中，進行水浸，時間5h，使氯化鈉溶解到水中，之后進行離心分離，得到v-ti-fe儲氫合金粉，再經(jīng)過100℃真空干燥后，得到干燥固態(tài)合金粉。

合金的吸放氫性能測試在sievert型氣體反應(yīng)控制器上進行，取1g合金粉末，在723k下抽真空30min，然后在273k和5mpa初始?xì)鋲合挛鼩?，吸氫時間20min，之后再升溫到723k并抽真空，如此反復(fù)進行3次，以完成合金的活化過程。合金在298k條件5mpa氫壓下進行合金的吸氫量和放氫量的測試，其中，放氫量為合金在5mpa和0.01mpa條件下的吸氫量之差。

合金的成分分析和儲氫性能測試表明，合金粉中氧含量0.12wt％，氯含量為0.11wt％，最大吸氫量為3.06wt％，有效放氫量為1.49wt％。

實施例2

vcl4、ticl4、fecl3按摩爾比6.0：3.8：0.2進行配料，將vcl4和ticl4攪拌混勻，將fecl3粉緩慢加入到混合液中，并充分?jǐn)嚢?，使fecl3溶解到混合液中。通過流量控制閥，將混合氯化物液體緩慢通入到有高純氬氣氣氛保護的反應(yīng)器內(nèi)，反應(yīng)器內(nèi)填充液態(tài)金屬鈉，用量為反應(yīng)理論需要量的3倍，反應(yīng)溫度控制在800℃。反應(yīng)結(jié)束后，過濾分離液態(tài)金屬鈉和固態(tài)產(chǎn)物，對固態(tài)產(chǎn)物進行真空蒸餾，真空度0.01pa，溫度800℃，時間2h。對蒸餾后得到的固態(tài)產(chǎn)物進行棒磨磨細(xì)1min，然后放入超聲波環(huán)境中，進行水浸，浸出時間5h，使氯化鈉溶解到水中，之后進行離心分離，得到v-ti-fe儲氫合金粉，再經(jīng)過100℃真空干燥后，得到干燥固態(tài)合金粉。

合金的儲氫性能測試方法與實施例1相同。

合金的成分分析和儲氫性能測試表明，合金粉中含量氧0.07wt％，氯含量為0.13wt％，最大吸氫量為3.11wt％，有效放氫量為1.58wt％。

實施例3

vcl4、ticl4、fecl3按摩爾比5.7：4.0：0.3進行配料，將vcl4和ticl4攪拌混勻，將fecl3粉緩慢加入到混合液中，并充分?jǐn)嚢?，使fecl3溶解到混合液中。通過流量控制閥，將混合氯化物液體緩慢通入到有高純氬氣氣氛保護的反應(yīng)器內(nèi)，反應(yīng)器內(nèi)填充液態(tài)金屬鎂，用量為反應(yīng)理論需要量的3倍，反應(yīng)溫度控制住850℃。反應(yīng)結(jié)束后，過濾分離液態(tài)金屬鎂和固態(tài)產(chǎn)物，對固態(tài)產(chǎn)物進行真空蒸餾，去除鎂和氯化鎂，真空度0.01pa，溫度850℃，時間2h。對蒸餾后得到的固態(tài)產(chǎn)物進行棒磨磨細(xì)1min，然后放入超聲波環(huán)境中，進行水浸，浸出時間3h，使氯化鎂溶解到水中，之后進行離心分離，得到v-ti-fe儲氫合金粉，再經(jīng)過100℃真空干燥后，得到干燥固態(tài)合金粉。

合金的儲氫性能測試方法與實施例1相同。

合金的成分分析和儲氫性能測試表明，合金粉中含量氧0.05wt％，氯含量為0.08wt％，最大吸氫量為3.16wt％，有效放氫量為1.62wt％。