本發(fā)明涉及一種儲(chǔ)氫材料及其制備方法，特別是涉及一種鎂基納米復(fù)合儲(chǔ)氫材料及其制備方法，應(yīng)用于固態(tài)儲(chǔ)氫技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

為應(yīng)對(duì)日益嚴(yán)重的化石能源危機(jī)和環(huán)境污染問(wèn)題，開(kāi)發(fā)清潔新能源刻不容緩。由于氫具有、發(fā)熱值高、燃燒性好、導(dǎo)熱性好、用途廣泛、可做儲(chǔ)能介質(zhì)及在自然界中分布廣泛等優(yōu)點(diǎn)，引起人們的極大興趣。氫氣的存儲(chǔ)技術(shù)是激活氫產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵，20世紀(jì)70年代發(fā)展起來(lái)的儲(chǔ)氫合金就是新能源領(lǐng)域里有重要應(yīng)用價(jià)值的材料之一。

鎂基儲(chǔ)氫合金具有儲(chǔ)氫量高，最高達(dá)7.6wt.％，循環(huán)可逆性好、成本低等優(yōu)點(diǎn)，成為潛在的理想儲(chǔ)氫材料。然而吸放氫溫度高、速率慢的缺點(diǎn)制約了鎂基儲(chǔ)氫合金的商業(yè)應(yīng)用。研究者們通過(guò)大量研究發(fā)現(xiàn)，采用合金化、納米限閾、添加催化劑、調(diào)控微觀組織結(jié)構(gòu)的方法可顯著提高鎂基儲(chǔ)氫合金的動(dòng)力學(xué)性能。例如：向mgh2中添加nbhx催化劑，并進(jìn)行球磨處理，可實(shí)現(xiàn)在100℃下吸收4.0wt.％氫氣；對(duì)添加了tih2的mg施以超高能、超高壓球磨處理，可實(shí)現(xiàn)在室溫下1小時(shí)內(nèi)吸收2.5wt.％氫氣；通過(guò)將mgh2納米顆粒沉積于碳?xì)饽z上，實(shí)現(xiàn)放氫溫度較塊體mgh2下降140度。然而高能球磨、化學(xué)沉積等方法工序復(fù)雜、工藝穩(wěn)定性較差，不適合大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)。此外，采用高能球磨法制備出的鎂基納米復(fù)合儲(chǔ)氫材料吸放氫循環(huán)壽命較短，如上述mg+tih2納米復(fù)合儲(chǔ)氫材料在經(jīng)過(guò)20次循環(huán)吸放氫后，儲(chǔ)氫量下降了近20％。

另一方面，mg-ni-re體系中存在富鎂長(zhǎng)程堆垛有序結(jié)構(gòu)(lpso)物相，其中常見(jiàn)類型有14h、18r和10h。lpso結(jié)構(gòu)物相中存在大量彌散分布且呈周期性排列的ni6re9原子團(tuán)簇，而ni、稀土氫化物rehx常作為催化劑加入到鎂基儲(chǔ)氫材料中以改善吸放氫動(dòng)力學(xué)性能。但現(xiàn)有的儲(chǔ)氫材料普遍存在吸放氫溫度過(guò)高和吸放氫速度慢的缺點(diǎn)，且制備鎂基納米復(fù)合儲(chǔ)氫材料方法工序復(fù)雜，成本高，材料循環(huán)壽命短，影響了儲(chǔ)氫材料的實(shí)用化進(jìn)程，限制了對(duì)氫能源的廣泛利用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于克服已有技術(shù)存在的不足，提供一種催化相彌散分布的鎂基納米復(fù)合儲(chǔ)氫材料及其制備方法，采用氫誘導(dǎo)分解mg-ni-re(re＝y(tǒng),gd,er)體系中長(zhǎng)程堆垛有序結(jié)構(gòu)相，來(lái)制備鎂基納米復(fù)合儲(chǔ)氫材料。本發(fā)明方法制得鎂基納米復(fù)合儲(chǔ)氫材料具有高儲(chǔ)氫容量、高吸放氫速率、長(zhǎng)循環(huán)壽命和循環(huán)穩(wěn)定性好。本發(fā)明方法操作簡(jiǎn)單易行，制備成本低，能夠顯著改善儲(chǔ)氫材料吸放氫性能，有效促進(jìn)鎂基納米復(fù)合儲(chǔ)氫材料的實(shí)用化進(jìn)程。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種催化相彌散分布的鎂基納米復(fù)合儲(chǔ)氫材料，為含有彌散分布形式的rehx顆粒的mg-ni-re合金材料，其mg-ni-re合金基體材料的成分按原子數(shù)百分比為75～88％的mg、4～14％的ni和5～15％的re，其中re為y、gd和er中的任意一種稀土金屬元素或者任意幾種混合的稀土金屬元素。

作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，鎂基納米復(fù)合儲(chǔ)氫材料為粉體粒度不大于50目的mg-ni-re合金粉末，并且在mg-ni-re合金粉末顆粒內(nèi)部或表面還含有彌散分布形式的rehx顆粒，且rehx顆粒的尺寸不小于50nm。

作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，mg-ni-re合金基體材料中含有長(zhǎng)程堆垛有序結(jié)構(gòu)lpso物相中的任意一種lpso物相或者任意幾種混合的lpso物相，長(zhǎng)程堆垛有序結(jié)構(gòu)lpso物相的總相分?jǐn)?shù)大于mg-ni-re合金基體材料總重量的50wt.％。

作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，mg-ni-re合金基體材料中除了長(zhǎng)程堆垛有序結(jié)構(gòu)lpso物相外，還含有mg相、mg2ni相、mg2re相、mgni2re2相和mgni4re相中的任意一種物相或者任意幾種混合物相。

作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，mg-ni-re合金基體材料的長(zhǎng)程堆垛有序結(jié)構(gòu)lpso物相主要包括14h型、18r型和10h型。

作為一種本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，mg-ni-re合金基體材料為mg-ni-y合金，含14h型、18r型或10h型lpso物相，且lpso物相的總相分?jǐn)?shù)不低于mg-ni-y合金基體材料總重量的60wt.％；作為另一種本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，mg-ni-re合金基體材料為mg-ni-gd合金，含14h型、18r型或10h型lpso物相，且lpso物相的總相分?jǐn)?shù)不低于mg-ni-gd合金基體材料總重量的50wt.％；作為還有一種本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，mg-ni-re合金基體材料為mg-ni-er合金，含14h型、18r型或10h型lpso物相，且lpso物相的總相分?jǐn)?shù)不低于mg-ni-er合金基體材料總重量的50wt.％。

作為一種本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，mg-ni-re合金材料為mg-ni-y合金材料，其中yh2顆粒尺寸小于50nm，并彌散分布于鎂顆粒內(nèi)部及表面，形成催化相彌散分布的mg-ni-y合金材料；作為另一種本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，mg-ni-re合金材料為mg-ni-gd合金材料，其中g(shù)dh2顆粒尺寸不大于50nm，并彌散分布于鎂顆粒內(nèi)部及表面，形成催化相彌散分布的mg-ni-gd合金材料；作為還有一種本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，mg-ni-re合金材料為mg-ni-er合金，其中g(shù)dh2顆粒尺寸不大于50nm，并彌散分布于鎂顆粒內(nèi)部及表面，形成催化相彌散分布的mg-ni-gd合金材料。

一種本發(fā)明催化相彌散分布的鎂基納米復(fù)合儲(chǔ)氫材料的制備方法，包括如下步驟：

a.mg-ni-re合金基體熔煉工藝過(guò)程：

按照目標(biāo)制備的催化相彌散分布的鎂基納米復(fù)合儲(chǔ)氫材料的mg-ni-re合金基體材料的成分元素化學(xué)比計(jì)算成分配比，稱取mg塊、ni塊和re塊；采用感應(yīng)熔煉爐，首先熔煉ni-re二元合金，再按配比逐步加入mg塊，至目標(biāo)制備的mg-ni-re合金基體材料質(zhì)量，然后補(bǔ)加mg的燒損量為5～10wt.％；在整個(gè)熔煉過(guò)程中采用高純氬氣保護(hù)；控制mg-ni-re合金重熔次數(shù)為3～5次，以保證合金成分均勻，得到mg-ni-re合金基體材料鑄錠；

b.機(jī)械研磨粉碎過(guò)程：

將經(jīng)過(guò)所述步驟a得到的mg-ni-re合金基體材料的表面除去氧化皮后，采用研磨方法，將mg-ni-re合金基體材料研磨成合金粉末，過(guò)50目篩，得到mg-ni-re合金基體材料粉體；

c.氫誘導(dǎo)分解工藝過(guò)程：

將在所述步驟b中所得mg-ni-re合金基體材料粉體裝入密閉反應(yīng)器，進(jìn)行洗氣操作后，向密閉反應(yīng)器通入氫氣，直至密閉反應(yīng)器中的氫氣壓力為2～3mpa，讓mg-ni-re合金基體材料粉體在氫氣氛圍下在250～350℃下保溫2～3小時(shí)，然后再保持溫度并抽真空1～2小時(shí)；

d.反復(fù)進(jìn)行所述步驟c的工藝過(guò)程至少1次，得到含彌散分布rehx顆粒的mg-ni-re合金粉末，即得到目標(biāo)鎂基納米復(fù)合儲(chǔ)氫材料。優(yōu)選反復(fù)進(jìn)行所述步驟c的工藝過(guò)程2～3次，得到含彌散分布rehx顆粒的mg-ni-re合金粉末。

作為一種本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，目標(biāo)制備的mg-ni-re合金材料為mg-ni-y合金材料，其中yh2顆粒尺寸不大于50nm，并彌散分布于鎂顆粒內(nèi)部及表面，形成催化相彌散分布的mg-ni-y合金材料；作為另一種本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，目標(biāo)制備的mg-ni-re合金材料為mg-ni-gd合金材料，其中g(shù)dh2顆粒尺寸不大于50nm，并彌散分布于鎂顆粒內(nèi)部及表面，形成催化相彌散分布的mg-ni-gd合金材料；作為還有一種本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，目標(biāo)制備的mg-ni-re合金材料為mg-ni-er合金材料，其中erh2顆粒尺寸不大于50nm，并彌散分布于鎂顆粒內(nèi)部及表面，形成催化相彌散分布的mg-ni-er合金材料；

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有如下顯而易見(jiàn)的突出實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著優(yōu)點(diǎn)：

1.本發(fā)明利用lpso結(jié)構(gòu)物相制備含彌散分布稀土氫化物rehx(re＝y(tǒng),gd,er)的鎂基納米復(fù)合儲(chǔ)氫材料的方法，本發(fā)明方法應(yīng)具備工藝流程簡(jiǎn)單、穩(wěn)定、成本低等優(yōu)點(diǎn)，且所制得儲(chǔ)氫材料應(yīng)同時(shí)具備較高的儲(chǔ)氫容量、較快的吸放氫速率和較長(zhǎng)的循環(huán)壽命；

2.本發(fā)明方法工序簡(jiǎn)單、穩(wěn)定，僅包括合金熔煉、機(jī)械破碎、氫誘導(dǎo)分解三步，且氫誘導(dǎo)分解能與后續(xù)服役直接銜接；

3.本發(fā)明利用氫誘導(dǎo)分解長(zhǎng)程堆垛有序結(jié)構(gòu)制備鎂基納米復(fù)合儲(chǔ)氫材料，制備的mg-ni-re納米復(fù)合儲(chǔ)氫材料在300℃下最大吸氫量達(dá)3.3～5.8wt.％，循環(huán)壽命長(zhǎng)達(dá)620次以上。

4.本發(fā)明制備的mg-ni-re體系納米復(fù)合儲(chǔ)氫粉末中rehx顆粒彌散分布于mg顆粒內(nèi)部及表面，充分發(fā)揮了mg-ni-re合金粉體的微觀尺寸效應(yīng)，mg-ni-re體系納米復(fù)合儲(chǔ)氫粉末吸氫速率快，顯著改善了現(xiàn)有鎂基儲(chǔ)氫材料的吸放氫動(dòng)力學(xué)性能。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例一mg86ni7y7合金粉末的xrd圖譜。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例一mg86ni7y7合金粉末顯微組織的sem照片。

圖3為本發(fā)明實(shí)施例一mg-ni-y納米復(fù)合儲(chǔ)氫合金粉末脫氫后的xrd圖譜。

圖4為本發(fā)明實(shí)施例一mg-ni-y納米復(fù)合儲(chǔ)氫合金粉末的sem照片。

圖5為本發(fā)明實(shí)施例一mg-ni-y納米復(fù)合儲(chǔ)氫合金粉末的循環(huán)壽命測(cè)試結(jié)果。

圖6為本發(fā)明實(shí)施例一mg-ni-y納米復(fù)合儲(chǔ)氫合金粉末的吸氫動(dòng)力學(xué)曲線。

圖7為經(jīng)620次吸放氫循環(huán)后的本發(fā)明實(shí)施例一mg-ni-y納米復(fù)合儲(chǔ)氫合金粉末的sem照片。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例詳述如下：

實(shí)施例一：

在本實(shí)施例中，一種催化相彌散分布的鎂基納米復(fù)合儲(chǔ)氫材料為mg-ni-y合金粉末，其粉體粒度小于50目，并且在粉體顆粒內(nèi)部和表面含有彌散分布形式的yh2顆粒，且yh2顆粒的尺寸小于50nm。mg-ni-y合金基體材料的成分按原子數(shù)百分比為86％的mg、7％的ni和7％的y，該mg-ni-y合金基體材料含有長(zhǎng)程堆垛有序結(jié)構(gòu)lpso物相中的18r型和10h型，且lpso物相的總相分?jǐn)?shù)為mg-ni-y合金基體材料總重量的88.8wt.％，其余為mg相、mg2ni相及mgni4y相。

一種本實(shí)施例催化相彌散分布的鎂基納米復(fù)合儲(chǔ)氫材料的制備方法，包括如下步驟：

a.mg-ni-y合金基體材料熔煉工藝過(guò)程：

按照目標(biāo)制備的催化相彌散分布的鎂基納米復(fù)合儲(chǔ)氫材料的mg-ni-y合金基體材料的成分元素化學(xué)比計(jì)算成分配比，選取化學(xué)式為mg86ni7y7的合金成分作為預(yù)先制備合金材料進(jìn)行原料配比初步裝備，根據(jù)這一成分配比，稱取純度為99.99wt.％的mg塊和ni塊，以及純度為99.9wt.％的y塊，通過(guò)懸浮感應(yīng)熔煉的方式，先熔煉y-ni二元中間合金，再按配比逐步加入mg塊熔煉，至目標(biāo)制備的mg-ni-y合金基體材料質(zhì)量，然后補(bǔ)加mg的燒損量為5wt.％；在mg-ni-y合金熔煉過(guò)程中，采用高純氬氣保護(hù)，并控制重熔次數(shù)為5次，得到mg-ni-y合金基體材料鑄錠；經(jīng)icp分析，mg-ni-y合金基體鑄錠為合金成分為mg86.1ni7.1y6.8的合金材料；參見(jiàn)圖1，經(jīng)xrd分析及rietveld方法精修，mg86.1ni7.1y6.8合金基體鑄錠的物相組成為：88.8wt.％的18r型及10h型的lpso物相，其余為1.2wt.％的mg相、6.4wt.％的mg2ni相及3.6wt.％的mgni4y相；

b.機(jī)械研磨粉碎過(guò)程：

將經(jīng)過(guò)所述步驟a得到的mg86ni7y7合金基體材料的表面除去氧化皮后，采用手工研磨的方法，將mg86ni7y7合金基體材料研磨成合金粉末，過(guò)50目篩，得到mg86ni7y7合金基體材料粉體；mg86ni7y7合金基體材料粉體的顆粒形貌及顯微組織的sem照片如圖2(a)和圖2(b)所示；從圖2(a)可以看出mg86ni7y7合金基體材料粉體尺寸為300μm；從圖2(b)可以看出合金中含大量18r型lpso物相，其中分布有mgni4y顆粒及mg+mg2ni共晶組織；

c.氫誘導(dǎo)分解工藝過(guò)程：

將在所述步驟b中所得mg86ni7y7合金基體材料粉體裝入不銹鋼密閉反應(yīng)器，用氬氣進(jìn)行3次洗氣操作，之后在氬氣保護(hù)下升溫至300℃，排盡氬氣后，依次進(jìn)行如下操作并重復(fù)3次：

向不銹鋼密閉反應(yīng)器內(nèi)加載氫氣，直至密閉反應(yīng)器中的氫氣壓力為3mpa，然后保溫2小時(shí)，使mg86ni7y7合金基體材料粉體在氫氣條件下發(fā)生氫誘導(dǎo)分解反應(yīng)，然后排盡氫氣，然后再保持溫度并抽真空1小時(shí)，獲得mg-ni-y納米復(fù)合儲(chǔ)氫粉末，即得到目標(biāo)鎂基納米復(fù)合儲(chǔ)氫材料。

參見(jiàn)圖3，本實(shí)施例所得mg-ni-y納米復(fù)合儲(chǔ)氫粉末物相組成為：55.6wt.％的mg相、23.1wt.％的mg2ni相和21.3wt.％的yh2相。本實(shí)施例所得mg-ni-y納米復(fù)合儲(chǔ)氫粉末微觀形貌照片如圖4所示，yh2顆粒尺寸小于50nm，且彌散分布于mg顆粒內(nèi)部及表面。

實(shí)驗(yàn)測(cè)試分析：

對(duì)實(shí)施例一制備mg-ni-y納米復(fù)合儲(chǔ)氫粉末進(jìn)行循環(huán)吸放氫測(cè)試，溫度為300℃，吸氫初始?jí)毫?mpa，放氫在真空中進(jìn)行。循環(huán)壽命測(cè)試結(jié)果如圖5所示。mg-ni-y納米復(fù)合儲(chǔ)氫粉末在40次循環(huán)時(shí)達(dá)到最大儲(chǔ)氫量5.2wt.％，620次循環(huán)后仍保有4.3wt.％的儲(chǔ)氫量。所得儲(chǔ)氫粉末在第40次及第620次循環(huán)時(shí)的吸氫動(dòng)力學(xué)曲線如圖6所示。第40次循環(huán)時(shí)，在初始的60s內(nèi)可吸收單次最大儲(chǔ)氫量的95％；第620次循環(huán)時(shí)，仍可在60s內(nèi)吸收單次最大儲(chǔ)氫量的85％。經(jīng)620次循環(huán)后，mg-ni-y納米復(fù)合儲(chǔ)氫粉末中仍然存在大量粒度尺寸小于50nm的yh2顆粒彌散分布于mg顆粒內(nèi)部及表面的結(jié)構(gòu)，如圖7所示，使mg-ni-y納米復(fù)合儲(chǔ)氫粉末仍然能夠?qū)崿F(xiàn)長(zhǎng)循環(huán)壽命，突出表現(xiàn)為材料的循環(huán)穩(wěn)定性好的特性。實(shí)施例一利用氫誘導(dǎo)分解長(zhǎng)程堆垛有序結(jié)構(gòu)制備鎂基納米復(fù)合儲(chǔ)氫材料的方法，得到一種催化相彌散分布的鎂基納米復(fù)合儲(chǔ)氫材料。該方法應(yīng)具備工藝流程簡(jiǎn)單、穩(wěn)定、成本低等優(yōu)點(diǎn)，且所制得儲(chǔ)氫材料應(yīng)同時(shí)具備較高的儲(chǔ)氫容量、較快的吸放氫速率和較長(zhǎng)的循環(huán)壽命。

實(shí)施例二：

本實(shí)施例與實(shí)施例一基本相同，特別之處在于：

在本實(shí)施例中，一種mg-ni-y合金基體材料的成分按原子數(shù)百分比為75％的mg、14％的ni和11％的y，該mg-ni-y合金基體材料含有長(zhǎng)程堆垛有序結(jié)構(gòu)lpso物相中的10h型，且lpso物相的總相分?jǐn)?shù)為mg-ni-y合金基體材料總重量的80.0wt.％，其余為mgni2y2相及mgni4y相。

一種本實(shí)施例催化相彌散分布的鎂基納米復(fù)合儲(chǔ)氫材料的制備方法，包括如下步驟：

a.mg-ni-y合金基體熔煉工藝過(guò)程：

按照目標(biāo)制備的催化相彌散分布的鎂基納米復(fù)合儲(chǔ)氫材料的mg-ni-y合金基體材料的成分元素化學(xué)比計(jì)算成分配比，選取化學(xué)式為mg75n14y11的合金成分作為預(yù)先制備合金材料進(jìn)行原料配比初步裝備，根據(jù)這一成分配比，稱取純度為99.99wt.％的mg塊和ni塊，以及純度為99.9wt.％的y塊，通過(guò)懸浮感應(yīng)熔煉的方式，先熔煉y-ni二元中間合金，再按配比逐步加入mg塊熔煉，至目標(biāo)制備的mg-ni-y合金基體材料質(zhì)量，然后補(bǔ)加mg的燒損量為5wt.％；在mg-ni-y合金熔煉過(guò)程中，采用高純氬氣保護(hù)，并控制重熔次數(shù)為3次，得到mg-ni-y合金基體材料鑄錠；mg75ni14y11合金基體鑄錠的物相組成為：80.0wt.％的10h型的lpso物相，其余為8.9wt.％的mgni2y2相、11.1wt.％的mgni4y相；

b.機(jī)械研磨粉碎過(guò)程：

將經(jīng)過(guò)所述步驟a得到的mg75ni14y11合金基體材料的表面除去氧化皮后，采用采用手工研磨的方法，將mg75ni14y11合金基體材料研磨成合金粉末，過(guò)50目篩，得到mg75ni14y11合金基體材料粉體；

c.氫誘導(dǎo)分解工藝過(guò)程：

將在所述步驟b中所得mg75ni14y11合金基體材料粉體裝入不銹鋼密閉反應(yīng)器，用氬氣進(jìn)行3次洗氣操作，之后在氬氣保護(hù)下升溫至250℃，排盡氬氣后，依次進(jìn)行如下操作并重復(fù)3次：

向不銹鋼密閉反應(yīng)器內(nèi)加載氫氣，直至密閉反應(yīng)器中的氫氣壓力為3mpa，然后保溫3小時(shí)，使mg75ni14y11合金基體材料粉體在氫氣條件下發(fā)生氫誘導(dǎo)分解反應(yīng)，然后排盡氫氣，然后再保持溫度并抽真空2小時(shí)，獲得mg-ni-y納米復(fù)合儲(chǔ)氫粉末，即得到目標(biāo)鎂基納米復(fù)合儲(chǔ)氫材料。

本實(shí)施例所得mg-ni-y納米復(fù)合儲(chǔ)氫粉末物相組成為：31.3wt.％的mg相、41.2wt.％的mg2ni相和27.5wt.％的yh2相。本實(shí)施例所得mg-ni-y納米復(fù)合儲(chǔ)氫粉末中的彌散yh2顆粒尺寸小于50nm，且彌散分布于mg顆粒內(nèi)部及表面。

實(shí)驗(yàn)測(cè)試分析：

對(duì)實(shí)施例二制備mg-ni-y納米復(fù)合儲(chǔ)氫粉末進(jìn)行循環(huán)吸放氫測(cè)試，溫度為300℃，吸氫初始?jí)毫?mpa，放氫在真空中進(jìn)行。mg-ni-y納米復(fù)合儲(chǔ)氫粉末在40次循環(huán)時(shí)達(dá)到儲(chǔ)氫量4.4wt.％，620次循環(huán)后仍保有3.7wt.％的儲(chǔ)氫量。第40次循環(huán)時(shí)，在初始的60s內(nèi)可吸收單次最大儲(chǔ)氫量的95％；第620次循環(huán)時(shí)，仍可在60s內(nèi)吸收單次最大儲(chǔ)氫量的85％。經(jīng)620次循環(huán)后，mg-ni-y納米復(fù)合儲(chǔ)氫粉末中仍然存在大量粒度尺寸小于50nm的yh2顆粒彌散分布于mg顆粒內(nèi)部及表面的結(jié)構(gòu)，使mg-ni-y納米復(fù)合儲(chǔ)氫粉末仍然能夠?qū)崿F(xiàn)長(zhǎng)循環(huán)壽命，突出表現(xiàn)為材料的循環(huán)穩(wěn)定性好的特性。實(shí)施例二利用氫誘導(dǎo)分解長(zhǎng)程堆垛有序結(jié)構(gòu)制備鎂基納米復(fù)合儲(chǔ)氫材料的方法，得到一種催化相彌散分布的鎂基納米復(fù)合儲(chǔ)氫材料。該方法應(yīng)具備工藝流程簡(jiǎn)單、穩(wěn)定、成本低等優(yōu)點(diǎn)，且所制得儲(chǔ)氫材料應(yīng)同時(shí)具備較高的儲(chǔ)氫容量、較快的吸放氫速率和較長(zhǎng)的循環(huán)壽命。

實(shí)施例三：

本實(shí)施例與前述實(shí)施例基本相同，特別之處在于：

在本實(shí)施例中，一種mg-ni-y合金基體材料的成分按原子數(shù)百分比為88％的mg、7％的ni和5％的y，該mg-ni-y合金基體材料含有長(zhǎng)程堆垛有序結(jié)構(gòu)lpso物相中的14h型和18r型，且lpso物相的總相分?jǐn)?shù)為mg-ni-y合金基體材料總重量的88.4wt.％，其余為mg2ni相。

一種本實(shí)施例催化相彌散分布的鎂基納米復(fù)合儲(chǔ)氫材料的制備方法，包括如下步驟：

a.mg-ni-y合金基體熔煉工藝過(guò)程：

按照目標(biāo)制備的催化相彌散分布的鎂基納米復(fù)合儲(chǔ)氫材料的mg-ni-y合金基體材料的成分元素化學(xué)比計(jì)算成分配比，選取化學(xué)式為mg88ni7y5的合金成分作為預(yù)先制備合金材料進(jìn)行原料配比初步裝備，根據(jù)這一成分配比，稱取純度為99.99wt.％的mg塊和ni塊，以及純度為99.9wt.％的y塊，通過(guò)懸浮感應(yīng)熔煉的方式，先熔煉y-ni二元中間合金，再按配比逐步加入mg塊熔煉，至目標(biāo)制備的mg-ni-y合金基體材料質(zhì)量，然后補(bǔ)加mg的燒損量為5wt.％；在mg-ni-y合金熔煉過(guò)程中，采用高純氬氣保護(hù)，并控制重熔次數(shù)為3次，得到mg-ni-y合金基體鑄錠；mg88ni7y5合金基體鑄錠的物相組成為88.4wt.％的14h型和18r型lpso物相、11.6wt.％的mg2ni相。

b.機(jī)械研磨粉碎過(guò)程：

將經(jīng)過(guò)所述步驟a得到的mg88ni7y5合金基體材料的表面除去氧化皮后，采用采用手工研磨的方法，將mg88ni7y5合金基體材料研磨成合金粉末，過(guò)50目篩，得到mg88ni7y5合金基體材料粉體；

c.氫誘導(dǎo)分解工藝過(guò)程：

將在所述步驟b中所得mg88ni7y5合金基體材料粉體裝入不銹鋼密閉反應(yīng)器，用氬氣進(jìn)行3次洗氣操作，之后在氬氣保護(hù)下升溫至350℃，排盡氬氣后，依次進(jìn)行如下操作并重復(fù)3次：

向不銹鋼密閉反應(yīng)器內(nèi)加載氫氣，直至密閉反應(yīng)器中的氫氣壓力為3mpa，然后保溫3小時(shí)，使mg88ni7y5合金基體材料粉體在氫氣條件下發(fā)生氫誘導(dǎo)分解反應(yīng)，然后排盡氫氣，然后再保持溫度并抽真空2小時(shí)，獲得mg-ni-y納米復(fù)合儲(chǔ)氫粉末，即得到目標(biāo)鎂基納米復(fù)合儲(chǔ)氫材料。

本實(shí)施例所得mg-ni-y納米復(fù)合儲(chǔ)氫粉末物相組成為：59.8wt.％的mg相、15.2wt.％的mg2ni相和25.0wt.％的yh2相。本實(shí)施例所得mg-ni-y納米復(fù)合儲(chǔ)氫粉末中的彌散yh2顆粒尺寸小于50nm，且彌散分布于mg顆粒內(nèi)部及表面。

實(shí)驗(yàn)測(cè)試分析：

對(duì)實(shí)施例三制備mg-ni-y納米復(fù)合儲(chǔ)氫粉末進(jìn)行循環(huán)吸放氫測(cè)試，溫度為300℃，吸氫初始?jí)毫?mpa，放氫在真空中進(jìn)行。mg-ni-y納米復(fù)合儲(chǔ)氫粉末在40次循環(huán)時(shí)達(dá)到儲(chǔ)氫量5.8wt.％，620次循環(huán)后仍保有4.8wt.％的儲(chǔ)氫量。第40次循環(huán)時(shí)，在初始的60s內(nèi)可吸收單次最大儲(chǔ)氫量的90％；第620次循環(huán)時(shí)，仍可在60s內(nèi)吸收單次最大儲(chǔ)氫量的80％。經(jīng)620次循環(huán)后，mg-ni-y納米復(fù)合儲(chǔ)氫粉末中仍然存在大量粒度尺寸小于50nm的yh2顆粒彌散分布于mg顆粒內(nèi)部及表面的結(jié)構(gòu)，使mg-ni-y納米復(fù)合儲(chǔ)氫粉末仍然能夠?qū)崿F(xiàn)長(zhǎng)循環(huán)壽命，突出表現(xiàn)為材料的循環(huán)穩(wěn)定性好的特性。實(shí)施例三利用氫誘導(dǎo)分解長(zhǎng)程堆垛有序結(jié)構(gòu)制備鎂基納米復(fù)合儲(chǔ)氫材料的方法，得到一種催化相彌散分布的鎂基納米復(fù)合儲(chǔ)氫材料。該方法應(yīng)具備工藝流程簡(jiǎn)單、穩(wěn)定、成本低等優(yōu)點(diǎn)，且所制得儲(chǔ)氫材料應(yīng)同時(shí)具備較高的儲(chǔ)氫容量、較快的吸放氫速率和較長(zhǎng)的循環(huán)壽命。

實(shí)施例四：

本實(shí)施例與前述實(shí)施例基本相同，特別之處在于：

在本實(shí)施例中，一種mg-ni-y合金基體材料的成分按原子數(shù)百分比為88％的mg、7％的ni和5％的y，該mg-ni-y合金基體材料含有長(zhǎng)程堆垛有序結(jié)構(gòu)lpso物相中的18r型和10h型，且lpso物相的總相分?jǐn)?shù)為mg-ni-y合金基體材料總重量的63.2wt.％，其余為mg2y相。

一種本實(shí)施例催化相彌散分布的鎂基納米復(fù)合儲(chǔ)氫材料的制備方法，包括如下步驟：

a.mg-ni-y合金基體熔煉工藝過(guò)程：

按照目標(biāo)制備的催化相彌散分布的鎂基納米復(fù)合儲(chǔ)氫材料的mg-ni-y合金基體材料的成分元素化學(xué)比計(jì)算成分配比，選取化學(xué)式為mg81ni4y15的合金成分作為預(yù)先制備合金材料進(jìn)行原料配比初步裝備，根據(jù)這一成分配比，稱取純度為99.99wt.％的mg塊和ni塊，以及純度為99.9wt.％的y塊，通過(guò)懸浮感應(yīng)熔煉的方式，先熔煉y-ni二元中間合金，再按配比逐步加入mg塊熔煉，至目標(biāo)制備的mg-ni-y合金基體材料質(zhì)量，然后補(bǔ)加mg的燒損量為5wt.％；在mg-ni-y合金熔煉過(guò)程中，采用高純氬氣保護(hù)，并控制重熔次數(shù)為3次，得到mg-ni-y合金基體材料鑄錠；mg81ni4y15合金基體材料鑄錠的物相組成為：63.2wt.％的18r型及10h型的lpso物相，其余為36.8wt.％的mg2y相。

b.機(jī)械研磨粉碎過(guò)程：

將經(jīng)過(guò)所述步驟a得到的mg81ni4y15合金基體材料的表面除去氧化皮后，采用采用手工研磨的方法，將mg81ni4y15合金基體材料研磨成合金粉末，過(guò)50目篩，得到mg81ni4y15合金基體材料粉體；

c.氫誘導(dǎo)分解工藝過(guò)程：

將在所述步驟b中所得mg81ni4y15合金基體材料粉體裝入不銹鋼密閉反應(yīng)器，用氬氣進(jìn)行3次洗氣操作，之后在氬氣保護(hù)下升溫至350℃，排盡氬氣后，依次進(jìn)行如下操作并重復(fù)3次：

向不銹鋼密閉反應(yīng)器內(nèi)加載氫氣，直至密閉反應(yīng)器中的氫氣壓力為3mpa，然后保溫3小時(shí)，使mg81ni4y15合金基體材料粉體在氫氣條件下發(fā)生氫誘導(dǎo)分解反應(yīng)，然后排盡氫氣，然后再保持溫度并抽真空2小時(shí)，獲得mg-ni-y納米復(fù)合儲(chǔ)氫粉末，即得到目標(biāo)鎂基納米復(fù)合儲(chǔ)氫材料。

本實(shí)施例所得mg-ni-y納米復(fù)合儲(chǔ)氫粉末物相組成為：49.6wt.％的mg相、12.0wt.％的mg2ni相和38.4wt.％的yh2相。本實(shí)施例所得mg-ni-y納米復(fù)合儲(chǔ)氫粉末中的彌散yh2顆粒尺寸小于50nm，且彌散分布于mg顆粒內(nèi)部及表面。

實(shí)驗(yàn)測(cè)試分析：

對(duì)實(shí)施例四制備mg-ni-y納米復(fù)合儲(chǔ)氫粉末進(jìn)行循環(huán)吸放氫測(cè)試，溫度為300℃，吸氫初始?jí)毫?mpa，放氫在真空中進(jìn)行。mg-ni-y納米復(fù)合儲(chǔ)氫粉末在40次循環(huán)時(shí)達(dá)到儲(chǔ)氫量4.9wt.％，620次循環(huán)后仍保有4.1wt.％的儲(chǔ)氫量。第40次循環(huán)時(shí)，在初始的60s內(nèi)可吸收單次最大儲(chǔ)氫量的90％；第620次循環(huán)時(shí)，仍可在60s內(nèi)吸收單次最大儲(chǔ)氫量的85％。經(jīng)620次循環(huán)后，mg-ni-y納米復(fù)合儲(chǔ)氫粉末中仍然存在大量粒度尺寸小于50nm的yh2顆粒彌散分布于mg顆粒內(nèi)部及表面的結(jié)構(gòu)，使mg-ni-y納米復(fù)合儲(chǔ)氫粉末仍然能夠?qū)崿F(xiàn)長(zhǎng)循環(huán)壽命，突出表現(xiàn)為材料的循環(huán)穩(wěn)定性好的特性。實(shí)施例四利用氫誘導(dǎo)分解長(zhǎng)程堆垛有序結(jié)構(gòu)制備鎂基納米復(fù)合儲(chǔ)氫材料的方法，得到一種催化相彌散分布的鎂基納米復(fù)合儲(chǔ)氫材料。該方法應(yīng)具備工藝流程簡(jiǎn)單、穩(wěn)定、成本低等優(yōu)點(diǎn)，且所制得儲(chǔ)氫材料應(yīng)同時(shí)具備較高的儲(chǔ)氫容量、較快的吸放氫速率和較長(zhǎng)的循環(huán)壽命。

綜合上述實(shí)施例一～四，上述實(shí)施例方法工序簡(jiǎn)單、穩(wěn)定，僅包括合金熔煉、機(jī)械破碎、氫誘導(dǎo)分解三步，且氫誘導(dǎo)分解能與后續(xù)服役直接銜接。上述實(shí)施例方法制備的mg-ni-y體系納米復(fù)合儲(chǔ)氫粉末中yh2顆粒尺寸小于50nm，且彌散分布于mg顆粒內(nèi)部及表面。上述實(shí)施例方法制備的mg-ni-y體系納米復(fù)合儲(chǔ)氫粉末吸氫速率快，300℃時(shí)合金在初始的1min內(nèi)吸收最大儲(chǔ)氫量的80％以上。上述實(shí)施例方法制備的mg-ni-y體系納米復(fù)合儲(chǔ)氫粉末循環(huán)壽命長(zhǎng)。按照當(dāng)前吸放氫容量降至最大吸放氫容量的80％的標(biāo)準(zhǔn)，上述實(shí)施例方法制備的mg-ni-y體系納米復(fù)合儲(chǔ)氫粉末在300℃下循環(huán)壽命達(dá)620次以上。

實(shí)施例五：

本實(shí)施例與前述實(shí)施例基本相同，特別之處在于：

在本實(shí)施例中，一種mg-ni-gd合金基體材料的成分按原子數(shù)百分比為75％的mg、14％的ni和11％的gd，該mg-ni-gd合金基體材料含有長(zhǎng)程堆垛有序結(jié)構(gòu)lpso物相中的10h型，且lpso物相的總相分?jǐn)?shù)為mg-ni-gd合金基體材料總重量的78.5wt.％，其余為mgni2gd2相及mgni4gd相。

一種本實(shí)施例催化相彌散分布的鎂基納米復(fù)合儲(chǔ)氫材料的制備方法，包括如下步驟：

a.mg-ni-gd合金基體熔煉工藝過(guò)程：

按照目標(biāo)制備的催化相彌散分布的鎂基納米復(fù)合儲(chǔ)氫材料的mg-ni-gd合金基體材料的成分元素化學(xué)比計(jì)算成分配比，選取化學(xué)式為mg75ni14gd11的合金成分作為預(yù)先制備合金材料進(jìn)行原料配比初步裝備，根據(jù)這一成分配比，稱取純度為99.99wt.％的mg塊和ni塊，以及純度為99.9wt.％的gd塊，通過(guò)懸浮感應(yīng)熔煉的方式，先熔煉gd-ni二元中間合金，再按配比逐步加入mg塊熔煉，至目標(biāo)制備的mg-ni-gd合金基體材料質(zhì)量，然后補(bǔ)加mg的燒損量為5wt.％；在mg-ni-gd合金熔煉過(guò)程中，采用高純氬氣保護(hù)，并控制重熔次數(shù)為3次，得到mg-ni-gd合金基體材料鑄錠；mg75ni14gd11合金基體材料鑄錠的物相組成為78.5wt.％的10h型的lpso物相，其余為10.4wt.％的mgni2gd2相、11.1wt.％的mgni4gd相；

b.機(jī)械研磨粉碎過(guò)程：

將經(jīng)過(guò)所述步驟a得到的mg75ni14gd11合金基體材料的表面除去氧化皮后，采用采用手工研磨的方法，將mg75ni14gd11合金基體材料研磨成合金粉末，過(guò)50目篩，得到mg75ni14gd11合金基體材料粉體；

c.氫誘導(dǎo)分解工藝過(guò)程：

將在所述步驟b中所得mg75ni14gd11合金基體材料粉體裝入不銹鋼密閉反應(yīng)器，用氬氣進(jìn)行3次洗氣操作，之后在氬氣保護(hù)下升溫至250℃，排盡氬氣后，依次進(jìn)行如下操作并重復(fù)3次：

向不銹鋼密閉反應(yīng)器內(nèi)加載氫氣，直至密閉反應(yīng)器中的氫氣壓力為3mpa，然后保溫3小時(shí)，使mg75ni14gd11合金基體材料粉體在氫氣條件下發(fā)生氫誘導(dǎo)分解反應(yīng)，然后排盡氫氣，然后再保持溫度并抽真空2小時(shí)，獲得mg-ni-gd納米復(fù)合儲(chǔ)氫粉末，即得到目標(biāo)鎂基納米復(fù)合儲(chǔ)氫材料。

本實(shí)施例所得mg-ni-gd納米復(fù)合儲(chǔ)氫粉末物相組成為：22.2wt.％的mg相、32.6wt.％的mg2ni相和45.2wt.％的gdh2相。本實(shí)施例所得mg-ni-gd納米復(fù)合儲(chǔ)氫粉末中的彌散gdh2顆粒尺寸小于50nm，且彌散分布于mg顆粒內(nèi)部及表面。

實(shí)驗(yàn)測(cè)試分析：

對(duì)實(shí)施例五制備mg-ni-gd納米復(fù)合儲(chǔ)氫粉末進(jìn)行循環(huán)吸放氫測(cè)試，溫度為300℃，吸氫初始?jí)毫?mpa，放氫在真空中進(jìn)行。mg-ni-gd納米復(fù)合儲(chǔ)氫粉末在40次循環(huán)時(shí)達(dá)到儲(chǔ)氫量3.3wt.％，620次循環(huán)后仍保有2.7wt.％的儲(chǔ)氫量。第40次循環(huán)時(shí)，在初始的60s內(nèi)可吸收單次最大儲(chǔ)氫量的95％；第620次循環(huán)時(shí)，仍可在60s內(nèi)吸收單次最大儲(chǔ)氫量的85％。經(jīng)620次循環(huán)后，mg-ni-gd納米復(fù)合儲(chǔ)氫粉末中仍然存在大量粒度尺寸小于50nm的gdh2顆粒彌散分布于mg顆粒內(nèi)部及表面的結(jié)構(gòu)，使mg-ni-gd納米復(fù)合儲(chǔ)氫粉末仍然能夠?qū)崿F(xiàn)長(zhǎng)循環(huán)壽命，突出表現(xiàn)為材料的循環(huán)穩(wěn)定性好的特性。實(shí)施例五利用氫誘導(dǎo)分解長(zhǎng)程堆垛有序結(jié)構(gòu)制備鎂基納米復(fù)合儲(chǔ)氫材料的方法，得到一種催化相彌散分布的鎂基納米復(fù)合儲(chǔ)氫材料。該方法應(yīng)具備工藝流程簡(jiǎn)單、穩(wěn)定、成本低等優(yōu)點(diǎn)，且所制得儲(chǔ)氫材料應(yīng)同時(shí)具備較高的儲(chǔ)氫容量、較快的吸放氫速率和較長(zhǎng)的循環(huán)壽命。

實(shí)施例六：

本實(shí)施例與前述實(shí)施例基本相同，特別之處在于：

在本實(shí)施例中，一種mg-ni-gd合金基體材料的成分按原子數(shù)百分比為88％的mg、7％的ni和5％的gd，該mg-ni-gd合金基體材料含有長(zhǎng)程堆垛有序結(jié)構(gòu)lpso物相中的14h型和18r型，且lpso物相的總相分?jǐn)?shù)為mg-ni-gd合金基體材料總重量的89.6wt.％，其余為mg2ni相。

一種本實(shí)施例催化相彌散分布的鎂基納米復(fù)合儲(chǔ)氫材料的制備方法，包括如下步驟：

a.mg-ni-gd合金基體熔煉工藝過(guò)程：

按照目標(biāo)制備的催化相彌散分布的鎂基納米復(fù)合儲(chǔ)氫材料的mg-ni-gd合金基體材料的成分元素化學(xué)比計(jì)算成分配比，選取化學(xué)式為mg88ni7gd5的合金成分作為預(yù)先制備合金材料進(jìn)行原料配比初步裝備，根據(jù)這一成分配比，稱取純度為99.99wt.％的mg塊和ni塊，以及純度為99.9wt.％的gd塊，通過(guò)懸浮感應(yīng)熔煉的方式，先熔煉gd-ni二元中間合金，再按配比逐步加入mg塊熔煉，至目標(biāo)制備的mg-ni-gd合金基體材料質(zhì)量，然后補(bǔ)加mg的燒損量為5wt.％；在mg-ni-gd合金熔煉過(guò)程中，采用高純氬氣保護(hù)，并控制重熔次數(shù)為3次，得到mg-ni-gd合金基體材料鑄錠；mg88ni7gd5合金基體材料鑄錠的物相組成為：89.6wt.％的14h型及18r型的lpso物相，其余為10.4wt.％的mg2ni相；

b.機(jī)械研磨粉碎過(guò)程：

將經(jīng)過(guò)所述步驟a得到的mg88ni7gd5合金基體材料的表面除去氧化皮后，采用采用手工研磨的方法，將mg88ni7gd5合金基體材料研磨成合金粉末，過(guò)50目篩，得到mg88ni7gd5合金基體材料粉體；

c.氫誘導(dǎo)分解工藝過(guò)程：

將在所述步驟b中所得mg88ni7gd5合金基體材料粉體裝入不銹鋼密閉反應(yīng)器，用氬氣進(jìn)行3次洗氣操作，之后在氬氣保護(hù)下升溫至350℃，排盡氬氣后，依次進(jìn)行如下操作并重復(fù)3次：

向不銹鋼密閉反應(yīng)器內(nèi)加載氫氣，直至密閉反應(yīng)器中的氫氣壓力為3mpa，然后保溫3小時(shí)，使mg88ni7gd5合金基體材料粉體在氫氣條件下發(fā)生氫誘導(dǎo)分解反應(yīng)，然后排盡氫氣，然后再保持溫度并抽真空2小時(shí)，獲得mg-ni-gd納米復(fù)合儲(chǔ)氫粉末，即得到目標(biāo)鎂基納米復(fù)合儲(chǔ)氫材料。

本實(shí)施例所得mg-ni-gd納米復(fù)合儲(chǔ)氫粉末物相組成為：53.7wt.％的mg相、22.5wt.％的mg2ni相和23.8wt.％的gdh2相。本實(shí)施例所得mg-ni-gd納米復(fù)合儲(chǔ)氫粉末中的彌散gdh2顆粒尺寸小于50nm，且彌散分布于mg顆粒內(nèi)部及表面。

實(shí)驗(yàn)測(cè)試分析：

對(duì)實(shí)施例六制備mg-ni-gd納米復(fù)合儲(chǔ)氫粉末進(jìn)行循環(huán)吸放氫測(cè)試，溫度為300℃，吸氫初始?jí)毫?mpa，放氫在真空中進(jìn)行。mg-ni-gd納米復(fù)合儲(chǔ)氫粉末在40次循環(huán)時(shí)達(dá)到儲(chǔ)氫量5.4wt.％，620次循環(huán)后仍保有4.5wt.％的儲(chǔ)氫量。第40次循環(huán)時(shí)，在初始的60s內(nèi)可吸收單次最大儲(chǔ)氫量的90％；第620次循環(huán)時(shí)，仍可在60s內(nèi)吸收單次最大儲(chǔ)氫量的80％。經(jīng)620次循環(huán)后，mg-ni-gd納米復(fù)合儲(chǔ)氫粉末中仍然存在大量粒度尺寸小于50nm的gdh2顆粒彌散分布于mg顆粒內(nèi)部及表面的結(jié)構(gòu)，使mg-ni-gd納米復(fù)合儲(chǔ)氫粉末仍然能夠?qū)崿F(xiàn)長(zhǎng)循環(huán)壽命，突出表現(xiàn)為材料的循環(huán)穩(wěn)定性好的特性。實(shí)施例六利用氫誘導(dǎo)分解長(zhǎng)程堆垛有序結(jié)構(gòu)制備鎂基納米復(fù)合儲(chǔ)氫材料的方法，得到一種催化相彌散分布的鎂基納米復(fù)合儲(chǔ)氫材料。該方法應(yīng)具備工藝流程簡(jiǎn)單、穩(wěn)定、成本低等優(yōu)點(diǎn)，且所制得儲(chǔ)氫材料應(yīng)同時(shí)具備較高的儲(chǔ)氫容量、較快的吸放氫速率和較長(zhǎng)的循環(huán)壽命。

實(shí)施例七：

本實(shí)施例與前述實(shí)施例基本相同，特別之處在于：

在本實(shí)施例中，一種mg-ni-gd合金基體材料的成分按原子數(shù)百分比為81％的mg、4％的ni和15％的gd，該mg-ni-gd合金基體材料含有長(zhǎng)程堆垛有序結(jié)構(gòu)lpso物相中的18r型和10h型，且lpso物相的總相分?jǐn)?shù)為mg-ni-gd合金基體材料總重量的56.9wt.％，其余mg2gd相。

一種本實(shí)施例催化相彌散分布的鎂基納米復(fù)合儲(chǔ)氫材料的制備方法，包括如下步驟：

a.mg-ni-gd合金基體熔煉工藝過(guò)程：

按照目標(biāo)制備的催化相彌散分布的鎂基納米復(fù)合儲(chǔ)氫材料的mg-ni-gd合金基體材料的成分元素化學(xué)比計(jì)算成分配比，選取化學(xué)式為mg81ni4gd15的合金成分作為預(yù)先制備合金材料進(jìn)行原料配比初步裝備，根據(jù)這一成分配比，稱取純度為99.99wt.％的mg塊和ni塊，以及純度為99.9wt.％的gd塊，通過(guò)懸浮感應(yīng)熔煉的方式，先熔煉gd-ni二元中間合金，再按配比逐步加入mg塊熔煉，至目標(biāo)制備的mg-ni-gd合金基體材料質(zhì)量，然后補(bǔ)加mg的燒損量為5wt.％；在mg-ni-gd合金熔煉過(guò)程中，采用高純氬氣保護(hù)，并控制重熔次數(shù)為3次，得到mg-ni-gd合金基體材料鑄錠；mg81ni4gd15合金基體材料鑄錠的物相組成為：56.9wt.％的18r型及10h型的lpso物相，其余為43.1％mg2gd相；

b.機(jī)械研磨粉碎過(guò)程：

將經(jīng)過(guò)所述步驟a得到的mg81ni4gd15合金基體材料的表面除去氧化皮后，采用采用手工研磨的方法，將mg81ni4gd15合金基體材料研磨成合金粉末，過(guò)50目篩，得到mg81ni4gd15合金基體材料粉體；

c.氫誘導(dǎo)分解工藝過(guò)程：

將在所述步驟b中所得mg81ni4gd15合金基體材料粉體裝入不銹鋼密閉反應(yīng)器，用氬氣進(jìn)行3次洗氣操作，之后在氬氣保護(hù)下升溫至350℃，排盡氬氣后，依次進(jìn)行如下操作并重復(fù)3次：

向不銹鋼密閉反應(yīng)器內(nèi)加載氫氣，直至密閉反應(yīng)器中的氫氣壓力為3mpa，然后保溫3小時(shí)，使mg81ni4gd15合金基體材料粉體在氫氣條件下發(fā)生氫誘導(dǎo)分解反應(yīng)，然后排盡氫氣，然后再保持溫度并抽真空2小時(shí)，獲得mg-ni-gd納米復(fù)合儲(chǔ)氫粉末，即得到目標(biāo)鎂基納米復(fù)合儲(chǔ)氫材料。

本實(shí)施例所得mg-ni-gd納米復(fù)合儲(chǔ)氫粉末物相組成為：38.7wt.％的mg相、9.3wt.％的gh2相和52.0wt.％的gdh2相。本實(shí)施例所得mg-ni-gd納米復(fù)合儲(chǔ)氫粉末中的彌散gdh2顆粒尺寸小于50nm，且彌散分布于mg顆粒內(nèi)部及表面。

實(shí)驗(yàn)測(cè)試分析：

對(duì)實(shí)施例七制備mg-ni-gd納米復(fù)合儲(chǔ)氫粉末進(jìn)行循環(huán)吸放氫測(cè)試，溫度為300℃，吸氫初始?jí)毫?mpa，放氫在真空中進(jìn)行。mg-ni-gd納米復(fù)合儲(chǔ)氫粉末在40次循環(huán)時(shí)達(dá)到儲(chǔ)氫量3.8wt.％，620次循環(huán)后仍保有3.2wt.％的儲(chǔ)氫量。第40次循環(huán)時(shí)，在初始的60s內(nèi)可吸收單次最大儲(chǔ)氫量的95％；第620次循環(huán)時(shí)，仍可在60s內(nèi)吸收單次最大儲(chǔ)氫量的85％。經(jīng)620次循環(huán)后，mg-ni-gd納米復(fù)合儲(chǔ)氫粉末中仍然存在大量粒度尺寸小于50nm的gdh2顆粒彌散分布于mg顆粒內(nèi)部及表面的結(jié)構(gòu)，使mg-ni-gd納米復(fù)合儲(chǔ)氫粉末仍然能夠?qū)崿F(xiàn)長(zhǎng)循環(huán)壽命，突出表現(xiàn)為材料的循環(huán)穩(wěn)定性好的特性。實(shí)施例七利用氫誘導(dǎo)分解長(zhǎng)程堆垛有序結(jié)構(gòu)制備鎂基納米復(fù)合儲(chǔ)氫材料的方法，得到一種催化相彌散分布的鎂基納米復(fù)合儲(chǔ)氫材料。該方法應(yīng)具備工藝流程簡(jiǎn)單、穩(wěn)定、成本低等優(yōu)點(diǎn)，且所制得儲(chǔ)氫材料應(yīng)同時(shí)具備較高的儲(chǔ)氫容量、較快的吸放氫速率和較長(zhǎng)的循環(huán)壽命。

實(shí)施例八：

本實(shí)施例與前述實(shí)施例基本相同，特別之處在于：

在本實(shí)施例中，一種mg-ni-er合金基體材料的成分按原子數(shù)百分比為75％的mg、14％的ni和11％的er，該mg-ni-er合金基體材料含有長(zhǎng)程堆垛有序結(jié)構(gòu)lpso物相中的18r型和10h型，且lpso物相的總相分?jǐn)?shù)為mg-ni-er合金基體材料總重量的78.4wt.％，其余為mgni2er2相及mgni4er相。

一種本實(shí)施例催化相彌散分布的鎂基納米復(fù)合儲(chǔ)氫材料的制備方法，包括如下步驟：

a.mg-ni-er合金基體熔煉工藝過(guò)程：

按照目標(biāo)制備的催化相彌散分布的鎂基納米復(fù)合儲(chǔ)氫材料的mg-ni-er合金基體材料的成分元素化學(xué)比計(jì)算成分配比，選取化學(xué)式為mg75ni15er14的合金成分作為預(yù)先制備合金材料進(jìn)行原料配比初步裝備，根據(jù)這一成分配比，稱取純度為99.99wt.％的mg塊和ni塊，以及純度為99.9wt.％的er塊，通過(guò)懸浮感應(yīng)熔煉的方式，先熔煉er-ni二元中間合金，再按配比逐步加入mg塊熔煉，至目標(biāo)制備的mg-ni-er合金基體材料質(zhì)量，然后補(bǔ)加mg的燒損量為5wt.％；在mg-ni-er合金熔煉過(guò)程中，采用高純氬氣保護(hù)，并控制重熔次數(shù)為3次，得到mg-ni-er合金基體材料鑄錠；mg75ni14er11合金基體材料鑄錠的物相組成為：78.4wt.％的10h型的lpso物相，其余為10.6wt.％的mgni2er2相、11.0wt.％的mgni4er相；

b.機(jī)械研磨粉碎過(guò)程：

將經(jīng)過(guò)所述步驟a得到的mg75ni14er11合金基體材料的表面除去氧化皮后，采用采用手工研磨的方法，將mg75ni14er11合金基體材料研磨成合金粉末，過(guò)50目篩，得到mg75ni14er11合金基體材料粉體；

c.氫誘導(dǎo)分解工藝過(guò)程：

將在所述步驟b中所得mg75ni14er11合金基體材料粉體裝入不銹鋼密閉反應(yīng)器，用氬氣進(jìn)行3次洗氣操作，之后在氬氣保護(hù)下升溫至250℃，排盡氬氣后，依次進(jìn)行如下操作并重復(fù)3次：

向不銹鋼密閉反應(yīng)器內(nèi)加載氫氣，直至密閉反應(yīng)器中的氫氣壓力為3mpa，然后保溫3小時(shí)，使mg75ni14er11合金基體材料粉體在氫氣條件下發(fā)生氫誘導(dǎo)分解反應(yīng)，然后排盡氫氣，然后再保持溫度并抽真空2小時(shí)，獲得mg-ni-er納米復(fù)合儲(chǔ)氫粉末，即得到目標(biāo)鎂基納米復(fù)合儲(chǔ)氫材料。

本實(shí)施例所得mg-ni-er納米復(fù)合儲(chǔ)氫粉末物相組成為：21.6wt.％的mg相、37.7wt.％的mg2ni相和46.7wt.％的erh2相。本實(shí)施例所得mg-ni-er納米復(fù)合儲(chǔ)氫粉末中的彌散erh2顆粒尺寸小于50nm，且彌散分布于mg顆粒內(nèi)部及表面。

實(shí)驗(yàn)測(cè)試分析：

對(duì)實(shí)施例八制備mg-ni-er納米復(fù)合儲(chǔ)氫粉末進(jìn)行循環(huán)吸放氫測(cè)試，溫度為300℃，吸氫初始?jí)毫?mpa，放氫在真空中進(jìn)行。mg-ni-er納米復(fù)合儲(chǔ)氫粉末在40次循環(huán)時(shí)達(dá)到儲(chǔ)氫量3.3wt.％，620次循環(huán)后仍保有2.7wt.％的儲(chǔ)氫量。第40次循環(huán)時(shí)，在初始的60s內(nèi)可吸收單次最大儲(chǔ)氫量的95％；第620次循環(huán)時(shí)，仍可在60s內(nèi)吸收單次最大儲(chǔ)氫量的85％。經(jīng)620次循環(huán)后，mg-ni-er納米復(fù)合儲(chǔ)氫粉末中仍然存在大量粒度尺寸小于50nm的erh2顆粒彌散分布于mg顆粒內(nèi)部及表面的結(jié)構(gòu)，使mg-ni-er納米復(fù)合儲(chǔ)氫粉末仍然能夠?qū)崿F(xiàn)長(zhǎng)循環(huán)壽命，突出表現(xiàn)為材料的循環(huán)穩(wěn)定性好的特性。實(shí)施例八利用氫誘導(dǎo)分解長(zhǎng)程堆垛有序結(jié)構(gòu)制備鎂基納米復(fù)合儲(chǔ)氫材料的方法，得到一種催化相彌散分布的鎂基納米復(fù)合儲(chǔ)氫材料。該方法應(yīng)具備工藝流程簡(jiǎn)單、穩(wěn)定、成本低等優(yōu)點(diǎn)，且所制得儲(chǔ)氫材料應(yīng)同時(shí)具備較高的儲(chǔ)氫容量、較快的吸放氫速率和較長(zhǎng)的循環(huán)壽命。

實(shí)施例九：

本實(shí)施例與前述實(shí)施例基本相同，特別之處在于：

在本實(shí)施例中，一種mg-ni-er合金基體材料的成分按原子數(shù)百分比為88％的mg、7％的ni和5％的er，該mg-ni-er合金基體材料含有長(zhǎng)程堆垛有序結(jié)構(gòu)lpso物相中的14h型和18r型，且lpso物相的總相分?jǐn)?shù)為mg-ni-er合金基體材料總重量的89.8wt.％，其余為mg2ni相。

一種本實(shí)施例催化相彌散分布的鎂基納米復(fù)合儲(chǔ)氫材料的制備方法，包括如下步驟：

a.mg-ni-er合金基體熔煉工藝過(guò)程：

按照目標(biāo)制備的催化相彌散分布的鎂基納米復(fù)合儲(chǔ)氫材料的mg-ni-er合金基體材料的成分元素化學(xué)比計(jì)算成分配比，選取化學(xué)式為mg88ni7er5的合金成分作為預(yù)先制備合金材料進(jìn)行原料配比初步裝備，根據(jù)這一成分配比，稱取純度為99.99wt.％的mg塊和ni塊，以及純度為99.9wt.％的er塊，通過(guò)懸浮感應(yīng)熔煉的方式，先熔煉er-ni二元中間合金，再按配比逐步加入mg塊熔煉，至目標(biāo)制備的mg-ni-er合金基體材料質(zhì)量，然后補(bǔ)加mg的燒損量為5wt.％；在mg-ni-er合金熔煉過(guò)程中，采用高純氬氣保護(hù)，并控制重熔次數(shù)為3次，得到mg-ni-er合金基體材料鑄錠；mg88ni7er5合金基體材料鑄錠的物相組成為：89.8wt.％的14h型及18r型的lpso物相，其余為10.2wt.％的mg2ni相；

b.機(jī)械研磨粉碎過(guò)程：

將經(jīng)過(guò)所述步驟a得到的mg88ni7er5合金基體材料的表面除去氧化皮后，采用采用手工研磨的方法，將mg88ni7er5合金基體材料研磨成合金粉末，過(guò)50目篩，得到mg88ni7er5合金基體材料粉體；

c.氫誘導(dǎo)分解工藝過(guò)程：

將在所述步驟b中所得mg88ni7er5合金基體材料粉體裝入不銹鋼密閉反應(yīng)器，用氬氣進(jìn)行3次洗氣操作，之后在氬氣保護(hù)下升溫至350℃，排盡氬氣后，依次進(jìn)行如下操作并重復(fù)3次：

向不銹鋼密閉反應(yīng)器內(nèi)加載氫氣，直至密閉反應(yīng)器中的氫氣壓力為3mpa，然后保溫3小時(shí)，使mg88ni7er5合金基體材料粉體在氫氣條件下發(fā)生氫誘導(dǎo)分解反應(yīng)，然后排盡氫氣，然后再保持溫度并抽真空2小時(shí)，獲得mg-ni-er納米復(fù)合儲(chǔ)氫粉末，即得到目標(biāo)鎂基納米復(fù)合儲(chǔ)氫材料。

本實(shí)施例所得mg-ni-er納米復(fù)合儲(chǔ)氫粉末物相組成為：53.0wt.％的mg相、22.1wt.％的mg2ni相和24.9wt.％的erh2相。本實(shí)施例所得mg-ni-er納米復(fù)合儲(chǔ)氫粉末中的彌散erh2顆粒尺寸小于50nm，且彌散分布于mg顆粒內(nèi)部及表面。

實(shí)驗(yàn)測(cè)試分析：

對(duì)實(shí)施例九制備mg-ni-er納米復(fù)合儲(chǔ)氫粉末進(jìn)行循環(huán)吸放氫測(cè)試，溫度為300℃，吸氫初始?jí)毫?mpa，放氫在真空中進(jìn)行。mg-ni-er納米復(fù)合儲(chǔ)氫粉末在40次循環(huán)時(shí)達(dá)到儲(chǔ)氫量5.3wt.％，620次循環(huán)后仍保有4.4wt.％的儲(chǔ)氫量。第40次循環(huán)時(shí)，在初始的60s內(nèi)可吸收單次最大儲(chǔ)氫量的90％；第620次循環(huán)時(shí)，仍可在60s內(nèi)吸收單次最大儲(chǔ)氫量的80％。經(jīng)620次循環(huán)后，mg-ni-er納米復(fù)合儲(chǔ)氫粉末中仍然存在大量粒度尺寸小于50nm的erh2顆粒彌散分布于mg顆粒內(nèi)部及表面的結(jié)構(gòu)，使mg-ni-er納米復(fù)合儲(chǔ)氫粉末仍然能夠?qū)崿F(xiàn)長(zhǎng)循環(huán)壽命，突出表現(xiàn)為材料的循環(huán)穩(wěn)定性好的特性。實(shí)施例九利用氫誘導(dǎo)分解長(zhǎng)程堆垛有序結(jié)構(gòu)制備鎂基納米復(fù)合儲(chǔ)氫材料的方法，得到一種催化相彌散分布的鎂基納米復(fù)合儲(chǔ)氫材料。該方法應(yīng)具備工藝流程簡(jiǎn)單、穩(wěn)定、成本低等優(yōu)點(diǎn)，且所制得儲(chǔ)氫材料應(yīng)同時(shí)具備較高的儲(chǔ)氫容量、較快的吸放氫速率和較長(zhǎng)的循環(huán)壽命。

實(shí)施例十：

本實(shí)施例與前述實(shí)施例基本相同，特別之處在于：

在本實(shí)施例中，一種mg-ni-er合金基體材料的成分按原子數(shù)百分比為81％的mg、4％的ni和15％的er，該mg-ni-er合金基體材料含有長(zhǎng)程堆垛有序結(jié)構(gòu)lpso物相中的18r型和14h型，且lpso物相的總相分?jǐn)?shù)為mg-ni-er合金基體材料總重量的56.2wt.％，其余為mg2er相。

一種本實(shí)施例催化相彌散分布的鎂基納米復(fù)合儲(chǔ)氫材料的制備方法，包括如下步驟：

a.mg-ni-er合金基體熔煉工藝過(guò)程：

按照目標(biāo)制備的催化相彌散分布的鎂基納米復(fù)合儲(chǔ)氫材料的mg-ni-er合金基體材料的成分元素化學(xué)比計(jì)算成分配比，選取化學(xué)式為mg81ni4er15的合金成分作為預(yù)先制備合金材料進(jìn)行原料配比初步裝備，根據(jù)這一成分配比，稱取純度為99.99wt.％的mg塊和ni塊，以及純度為99.9wt.％的er塊，通過(guò)懸浮感應(yīng)熔煉的方式，先熔煉er-ni二元中間合金，再按配比逐步加入mg塊熔煉，至目標(biāo)制備的mg-ni-er合金基體材料質(zhì)量，然后補(bǔ)加mg的燒損量為5wt.％；在mg-ni-er合金熔煉過(guò)程中，采用高純氬氣保護(hù)，并控制重熔次數(shù)為3次，得到mg-ni-er合金基體材料鑄錠；mg81ni4er15合金基體材料鑄錠的物相組成為：56.2wt.％的18r型及10h型的lpso物相，其余為43.8wt.％的mg2er相；

b.機(jī)械研磨粉碎過(guò)程：

將經(jīng)過(guò)所述步驟a得到的mg81ni4er15合金基體材料的表面除去氧化皮后，采用采用手工研磨的方法，將mg81ni4er15合金基體材料研磨成合金粉末，過(guò)50目篩，得到mg81ni4er15合金基體材料粉體；

c.氫誘導(dǎo)分解工藝過(guò)程：

將在所述步驟b中所得mg81ni4er15合金基體材料粉體裝入不銹鋼密閉反應(yīng)器，用氬氣進(jìn)行3次洗氣操作，之后在氬氣保護(hù)下升溫至350℃，排盡氬氣后，依次進(jìn)行如下操作并重復(fù)3次：

向不銹鋼密閉反應(yīng)器內(nèi)加載氫氣，直至密閉反應(yīng)器中的氫氣壓力為3mpa，然后保溫3小時(shí)，使mg81ni4er15合金基體材料粉體在氫氣條件下發(fā)生氫誘導(dǎo)分解反應(yīng)，然后排盡氫氣，然后再保持溫度并抽真空2小時(shí)，獲得mg-ni-er納米復(fù)合儲(chǔ)氫粉末，即得到目標(biāo)鎂基納米復(fù)合儲(chǔ)氫材料。

本實(shí)施例所得mg-ni-er納米復(fù)合儲(chǔ)氫粉末物相組成為：37.4wt.％的mg相、9.0wt.％的mg2ni相和53.6wt.％的erh2相。本實(shí)施例所得mg-ni-er納米復(fù)合儲(chǔ)氫粉末中的彌散erh2顆粒尺寸小于50nm，且彌散分布于mg顆粒內(nèi)部及表面。

實(shí)驗(yàn)測(cè)試分析：

對(duì)實(shí)施例十制備mg-ni-er納米復(fù)合儲(chǔ)氫粉末進(jìn)行循環(huán)吸放氫測(cè)試，溫度為300℃，吸氫初始?jí)毫?mpa，放氫在真空中進(jìn)行。mg-ni-er納米復(fù)合儲(chǔ)氫粉末在40次循環(huán)時(shí)達(dá)到儲(chǔ)氫量3.7wt.％，620次循環(huán)后仍保有3.1wt.％的儲(chǔ)氫量。第40次循環(huán)時(shí)，在初始的60s內(nèi)可吸收單次最大儲(chǔ)氫量的95％；第620次循環(huán)時(shí)，仍可在60s內(nèi)吸收單次最大儲(chǔ)氫量的85％。經(jīng)620次循環(huán)后，mg-ni-er納米復(fù)合儲(chǔ)氫粉末中仍然存在大量粒度尺寸小于50nm的erh2顆粒彌散分布于mg顆粒內(nèi)部及表面的結(jié)構(gòu)，使mg-ni-er納米復(fù)合儲(chǔ)氫粉末仍然能夠?qū)崿F(xiàn)長(zhǎng)循環(huán)壽命，突出表現(xiàn)為材料的循環(huán)穩(wěn)定性好的特性。實(shí)施例十利用氫誘導(dǎo)分解長(zhǎng)程堆垛有序結(jié)構(gòu)制備鎂基納米復(fù)合儲(chǔ)氫材料的方法，得到一種催化相彌散分布的鎂基納米復(fù)合儲(chǔ)氫材料。該方法應(yīng)具備工藝流程簡(jiǎn)單、穩(wěn)定、成本低等優(yōu)點(diǎn)，且所制得儲(chǔ)氫材料應(yīng)同時(shí)具備較高的儲(chǔ)氫容量、較快的吸放氫速率和較長(zhǎng)的循環(huán)壽命。

上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)行了說(shuō)明，但本發(fā)明不限于上述實(shí)施例，還可以根據(jù)本發(fā)明的發(fā)明創(chuàng)造的目的做出多種變化，凡依據(jù)本發(fā)明技術(shù)方案的精神實(shí)質(zhì)和原理下做的改變、修飾、替代、組合或簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效的置換方式，只要符合本發(fā)明的發(fā)明目的，只要不背離本發(fā)明催化相彌散分布的鎂基納米復(fù)合儲(chǔ)氫材料及其制備方法的技術(shù)原理和發(fā)明構(gòu)思，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。