一種拉維斯相貯氫合金及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于貯氫材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種經(jīng)鋁、鈧、釩改性的抗氧化、高可逆 貯氫量的貯氫合金。
【背景技術(shù)】
[0002] LaNi5及其改進(jìn)的系列貯氫合金，盡管貯氫量只有1.4wt%，但由于良好活化和 動力學(xué)性能，現(xiàn)已實現(xiàn)工業(yè)化，被廣泛應(yīng)用。但此貯氫量遠(yuǎn)低于美國能源部（D0E)規(guī)定的 6. 5wt%貯氫量的要求，為了達(dá)到D0E的標(biāo)準(zhǔn)，許多新型的貯氫材料也被開發(fā)出來，如六82型 Laves相合金、Mg基合金及f凡基bcc合金，其氫量高于LaNi5合金，但由于或放氫條件苛 亥IJ，或活化困難等原因，限制了其實際中的應(yīng)用。
[0003] 在已開發(fā)的各種貯氫合金中，xZrxMnCr系合金具有較高的可逆貯氫量、良好的 動力學(xué)特性，其中，Tia6SZra32MnCr合金成份綜合性能最好，然而此貯氫合金暴露在空氣中 時，表面會形成一層致密氧化物或氫氧化物，導(dǎo)致其活化困難，加之Zr金屬較重，相對減少 了合金的貯氫量。而經(jīng)過Sc替代Zr后的ThxScxMnCr系合金可逆貯氫量較ThxZrxMnCr系 合金大幅度提高，其中TUco^MnCr合金成份綜合氫性能最好，但較之Tio.egZro^MnCr 合金其平臺性變差，由于Sc的添加量較多，增加了合金的成本，并且合金的抗氧化性能沒 有得到明顯改觀，致使其不能應(yīng)用在實際中。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明提供一種新的拉維斯相貯氫合金，所得合金綜合貯氫性能好，適合作為大 規(guī)模用氫條件下的氫源。
[0005] 本發(fā)明的技術(shù)方案：
[0006] 本發(fā)明提供一種拉維斯相貯氫合金，其通式為：〇11/1山;^ ：!洳。^。.2)2，其中， 0? 00 彡y彡 1. 00,0? 00 彡X彡 0? 20。
[0007] 優(yōu)選的，所述貝士氫合金中，x= 0? 1~0? 2;y= 0~0? 1。
[0008] 進(jìn)一步，所述貯氫合金中，x= 0? 1，y= 0、0? 05或0? 1 ;優(yōu)選的，x= 0? 1，y= 0、 0. 05〇
[0009] 進(jìn)一步，所述貝士氫合金中，x= 0? 15,y= 0、0? 05或0? 1。
[0010] 進(jìn)一步，所述貝士氫合金中，x= 0? 2,y= 0、0? 05或0? 1。
[0011] 更進(jìn)一步，所述拉維斯相貯氫合金為JUcadMno.gV。；；)；；、11。.853〇。.15咖。^。.2) 2、 (Ti〇.95八1。.。5)。.85$。。.is(Mna8Va2) 2或（Tia95Al0.05)。.8Sc0.2 (Mn0.8Va2) 2。
[0012] 本發(fā)明所述拉維斯相貯氫合金的制備方法為：按照通式配比稱取各金屬單質(zhì)，金 屬單質(zhì)原料的純度均在99%以上，然后在非自耗真空電弧爐或真空中頻感應(yīng)爐中熔煉，熔 煉時為防止氧化均在氬氣保護(hù)氣氛下進(jìn)行。
[0013] 進(jìn)一步，采用非自耗真空電弧爐熔煉時，為保證貯氫合金成分均勻，需翻身熔煉4 次。
[0014] 本發(fā)明的有益效果：
[0015] 本發(fā)明所得貯氫合金可逆貯氫量高，易活化，抗氧化，平臺性能好，適合作為大規(guī) 模用氫條件下的氫源。該合金在室溫、2MPa氫壓下可以直接吸氫，無需高溫或高壓預(yù)處理活 化。Sc的添加極大提尚了合金的氣量，在室溫、4MPa壓強下最尚氣量為2. 3wt%，最尚 可逆貯氫量為2.lwt%。V的添加也極大地改善了合金表面，解決了由于氧化而導(dǎo)致加氫困 難的問題。同時，A1的添加提高了合金的平臺性能和滯后性。合金的貯氫量、可逆貯氫量、 滯后性、平臺壓較未改性的ThxZrxMnCr和ThxScxMnCr系合金有所增加。此合金有望在氫 及其同位素分離與貯藏、催化劑和鎳氫電池得到應(yīng)用。
【附圖說明】
[0016] 圖1為〇11/1山;^：!咖。.^。. 2)2合金塊體在室溫下和2.01^氫壓下的加氫動力 學(xué)曲線。
[0017] 圖2為（Th/1山xScx(MnasVQ.2)2合金在室溫下的P-C-T曲線；橫坐標(biāo)為貯氫量 (H/f.u.)，縱坐標(biāo)為吸放氫平衡壓力（KPa)，其中x= 0? 1，y= 0、0? 05、0. 1。
[0018] 圖3為（Th/1山xScx(MnasVQ.2)2合金在室溫下的P-C-T曲線；橫坐標(biāo)為貯氫量 (H/f.u.)，縱坐標(biāo)為吸放氫平衡壓力（KPa);其中x= 0? 15,y= 0、0? 05、0. 1。
[0019] 圖4為（Th /1山xScx(MnasVQ. 2)2合金在室溫下的P-C-T曲線；橫坐標(biāo)為貯氫量 (H/f. u.)，縱坐標(biāo)為吸放氫平衡壓力（KPa);其中x = 0? 2, y = 0、0? 05、0. 1。
[0020] 圖5為（Th/1山xScx(MnasVQ.2)2合金在室溫下和大氣條件下的XRD圖譜。
[0021] 圖6為〇11/1山;^：!咖。.^。. 2)2合金充氫后在室溫和大氣條件下的父1?圖譜。
【具體實施方式】
[0022] 本發(fā)明提供一種拉維斯相氫合金，其化學(xué)式為：(TiiyAly)ixScx(MnasVa2)2，其 中，0? 00 彡y彡 1. 00,0? 00 彡X彡 0? 20。
[0023] 優(yōu)選的，所述貝士氫合金中，x= 0? 1~0? 2;y= 0~0? 1。
[0024] 進(jìn)一步，所述貯氫合金中，x= 0? 1，y= 0、0? 05或0? 1 ;優(yōu)選的，x= 0? 1，y= 0、 0. 05〇
[0025] 進(jìn)一步，所述貝士氫合金中，x= 0? 15,y= 0、0? 05或0? 1。
[0026] 進(jìn)一步，所述貝士氫合金中，x= 0? 2,y= 0、0? 05或0? 1。
[0027]更進(jìn)一步，所述拉維斯相貯氫合金為Jio.gSco.dMnoU TUco.^MnoU (Ti〇.95八1。.。5)〇.85Sc。. is (Mna8Va2) 2或（Ti a95Al0.05)。.8Sc0.2 (Mn0.8Va2)2。
[0028] 本發(fā)明所述拉維斯相貯氫合金的制備方法為：按照化學(xué)式配比稱取各金屬單質(zhì)， 金屬單質(zhì)原料的純度均在99%以上，然后在非自耗真空電弧爐或真空中頻感應(yīng)爐中熔煉， 熔煉時為防止氧化均在氬氣保護(hù)氣氛下進(jìn)行。
[0029] 進(jìn)一步，采用非自耗真空電弧爐熔煉時，為保證貯氫合金成分均勻，需翻身熔煉4 次。
[0030] 本發(fā)明試圖通過在ThxZrxMnCr和ThxScxMnCr系合金中用Sc替代Zr，Al替代Ti， 用V替代Cr，提高了合金的可逆貯氫量，極大地改善了活化條件和平臺性能，使其更適合作 為大規(guī)模用氫條件下的氫源。
[0031] Sc作為最輕的過渡元素，可以調(diào)節(jié)金屬和氫的鍵合力，起著良好的催化作用。同 時Sc原子量遠(yuǎn)低于Zr原子量，Sc替代Zr會明顯提高合金貯氫量。V元素本身的抗氧化 和催化性能，其添加到合金中會極大地改善合金表面，提高合金的抗氧化性能。少量A1替 代Ti能明顯改善合金的平臺斜度和滯后性，而且在電極中A1能顯著降低電極的腐蝕