專利名稱：：復(fù)相貯氫合金的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種復(fù)相貯氫合金，尤其涉及一種高貯氫量及放氫壓力平臺(tái)適中的復(fù)相貯氫合金，屬于貯氫材料
技術(shù)領(lǐng)域：
。
背景技術(shù)：
：最近，能源緊張正在不斷地加劇，而國(guó)際上石油價(jià)格不斷上漲。另一方面石油的大量消耗產(chǎn)生大量的溫室氣體(A，惡化地球環(huán)境。因此，世界各國(guó)都重視開(kāi)發(fā)和利用各種潔凈能源。其中之一氫能是一種清潔的二次能源，因?yàn)闅淙紵蟮漠a(chǎn)物是水。氫能利用的關(guān)鍵之一是氫氣的貯存和運(yùn)輸，金屬氫化物貯氫合金在常溫下具有大的可逆吸放氫量且工作壓力較抵，被認(rèn)為是氫氣貯存和運(yùn)輸?shù)陌踩绞健＝饘儋A氫材料能夠吸收和貯存氫氣的體積大約是其本身體積的1000倍，這個(gè)氫的體積密度與液態(tài)氫的體積密度或者固態(tài)氫的體積密度相當(dāng)。此外，還具有其他優(yōu)點(diǎn)，如不需要?dú)怏w鋼瓶的高壓和液氫的低溫，可在常溫和常壓下使用，安全性好，可以循環(huán)使用等等。TiFe基貯氫合金是常用的金屬貯氫合金之一，在常溫和20-50atm氫壓下具有較大的可逆吸放氫量，氫化物的分解壓力僅為十個(gè)大氣壓左右，接近工業(yè)實(shí)際應(yīng)用；TiFe基合金在密閉的容器中吸放氫循環(huán)壽命能達(dá)到3000次以上；此外，該合金系是目前常溫貯氫金屬材料中價(jià)格最低廉的，Ti和Fe兩種元素在自然界中含量豐富，很適合在工業(yè)中大規(guī)模應(yīng)用。但是，TiFe基貯氫合金活化較困難，貯氫容量仍不能滿足實(shí)際應(yīng)用的需要，且和氫氣的反應(yīng)速度較慢。而TiFe合金需要在加熱到35(TC溫度下抽真空至10—屮a脫氣數(shù)小時(shí)后充氫才能吸氫，即使開(kāi)始吸氫，也需要約幾十倍于LaNi5或TiMni.5的吸氫時(shí)間才能完成吸氫。TiVCr基貯氫合金最近幾年新發(fā)展的金屬貯氫合金之一，在常溫下就能活化，在IO(TC下其可逆貯氫量高，引起了眾多研究者的廣泛關(guān)注。但該系貯氫合金還存在放氫壓力平臺(tái)偏低、壓力平臺(tái)區(qū)傾斜、氫滯大和價(jià)格貴等缺點(diǎn)。國(guó)內(nèi)外已有專利和論文文獻(xiàn)報(bào)道將兩種貯氫合金或?qū)①A氫合金和其它非吸氫材料進(jìn)行復(fù)合，制備性能更優(yōu)良的貯氫金屬材料，使它們的優(yōu)點(diǎn)相互補(bǔ)充以克服單一合金的固有缺點(diǎn)，這是改善現(xiàn)有貯氫金屬材料綜合性能的一條有效途徑。以解決上述單一貯氫合金的綜合性能仍不能滿足實(shí)際應(yīng)用要求不斷提高需要的問(wèn)題。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種復(fù)相貯氫合金，是一種高貯氫量及放氫壓力平臺(tái)適中的復(fù)相貯氫合金。本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。—種復(fù)相貯氫合金，其特征在于它是由鈦鐵基貯氫合金和鈦釩鉻基貯氫合金組成，其中鈦鐵基貯氫合金按重量百分比計(jì)占復(fù)相貯氫合金總重量的35_65%，鈦鐵基貯氫合金化學(xué)組成式為(TipeLe)a(Fei—x—y—zCrxMyNz)b，式中，L為Zr，Hf，Mg中的一種元素，M為Ni，Ta，W，Ce，Cu中的一種元素，N為Nb，V，Zn，Al，B中的一種元素，O.9《a《1.3，0.7《b《1.1，30.005《c《0.2，0.01《x《0.4，0.005《y《0.05，0.005《z《0.03;鈦釩鉻基貯氫合金化學(xué)組成式為TiJbCr。AldMe，式中M為Cu，F(xiàn)e，Co，Ni，Si，Sn，Mo，W中的至少一種元素或兩種元素，1.0《a《1.6，0.2《b《1.0，1.0《c《1.6，0.01《d《0.5，0.01《e《0.5。所述的復(fù)相貯氫合金中，鈦鐵基貯氫合金按重量百分比計(jì)占復(fù)相貯氫合金總重量的45-55%。(TihL》a(Fei—x—y—zCrxMyNz)b合金化學(xué)組成中當(dāng)M為Ni，Ta中的一種元素時(shí)，N為Zn，Al，B中的一種元素；當(dāng)M為W，Ce，Cu元素時(shí)，N為Nb，V中的一種元素。(TipcL》a(Fei—x—y—zCrxMyNz)b合金化學(xué)組成中1.0《a《1.3，0.4《b《0.8，1.2《c《1.5，0.03《d《0.l，O.03《e《0.1。(TipcLc)a(Fei—x—y—zCrxMyNz)b合金化學(xué)組成中0.03《x《0.2，0.005《y《0.03，0.005《z《0.01。TiaVbCrcAldMe合金化學(xué)組成中1.0《a《1.3，0.4《b《0.8，1.2《c《1.5。TiaVbCrcAldMe合金化學(xué)組成中0.03《d《0.l，O.03《e《0.1。本發(fā)明所述的鈦鐵基貯氫合金和鈦釩鉻基貯氫合金均可以這樣制備首先可以按合金配方所確定的重量百份比稱取1030克或1020公斤，實(shí)驗(yàn)所用的金屬單質(zhì)原料的純度均在99%以上；然后分別在非自耗真空電弧爐或真空中頻感應(yīng)爐中熔煉，熔煉時(shí)為防止氧化均在氬氣保護(hù)氣氛下進(jìn)行。采用非自耗真空電弧爐熔煉時(shí)，為保證貯氫合金成分均勻，需翻身熔煉34次。采用真空中頻感應(yīng)爐熔煉時(shí)，熔煉坩堝采用石墨坩堝或者剛玉坩堝。本發(fā)明的復(fù)相貯氫合金是將以上分別制備好的鈦鐵基貯氫合金和鈦釩鉻基貯氫合金粉碎后再機(jī)械混合或者機(jī)械球磨混合。本發(fā)明所述的復(fù)相貯氫合金是利用了鈦鐵基貯氫合金的高平臺(tái)壓力、低成本和鈦釩鉻基貯氫合金的高貯氫容量，通過(guò)混合后使這兩類貯氫合金的優(yōu)點(diǎn)相互補(bǔ)充，克服了鈦鐵基貯氫合金的低貯氫容量和鈦釩鉻基貯氫合金的低放氫平臺(tái)壓力、高成本，從而使綜合性能得到了改善。本發(fā)明的復(fù)相貯氫合金不僅具有較高的貯氫容量、易活化，而且成本適中。適合于用作氫儲(chǔ)存器、氫氣凈化裝置和燃料電池氫燃料箱。具體實(shí)施例方式現(xiàn)結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。實(shí)施例1分別按TiL05Hfo.MFeo.9Ao.05Wo.MNbo.02和TiL05V0.8Cri.35Al,CU,合金配方所確定的重量百份比各稱取30克，實(shí)驗(yàn)所用的金屬單質(zhì)原料的純度均在99%以上。然后在非自耗真空電弧爐中在氬氣保護(hù)氣氛下進(jìn)行熔煉。為保證合金成分均勻，翻身熔煉3-4次。分別將這兩種貯氫合金機(jī)械粉碎至50-100目，然后各取5克進(jìn)行貯氫性能測(cè)試，將樣品裝入不銹鋼的反應(yīng)容器中?；罨?(TC下抽真空2小時(shí)，然后通入4Mpa的氫氣，經(jīng)過(guò)30分鐘左右就可以活化，反復(fù)吸放氫3次就可完全活化。然后對(duì)應(yīng)分別取這兩種合金5克和5克、4克和6克、6克和4克進(jìn)行機(jī)械球磨混合，再樣品裝入不銹鋼的反應(yīng)容器中。活化在8(TC下抽真空2小時(shí)，然后通入4Mpa的氫氣，經(jīng)過(guò)30分鐘左右就可以活化，反復(fù)吸放氫3次就可完全活化。測(cè)得這兩種貯氫合金和復(fù)相貯氫合金的放氫量和平臺(tái)壓力的數(shù)據(jù)列于下表1。表1貯氫合金的放氫量和平臺(tái)壓力<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>權(quán)利要求一種復(fù)相貯氫合金，其特征在于它是由鈦鐵基貯氫合金和鈦釩鉻基貯氫合金組成，其中鈦鐵基貯氫合金按重量百分比計(jì)占復(fù)相貯氫合金總重量的35-65％，鈦鐵基貯氫合金化學(xué)組成式為(Ti1-cLc)a(Fe1-x-y-zCrxMyNz)b，式中，L為Zr，Hf，Mg中的一種元素，M為Ni，Ta，W，Ce，Cu中的一種元素，N為Nb，V，Zn，Al，B中的一種元素，0.9≤a≤1.3，0.7≤b≤1.1，0.005≤c≤0.2，0.01≤x≤0.4，0.005≤y≤0.05，0.005≤z≤0.03；鈦釩鉻基貯氫合金化學(xué)組成式為TiaVbCrcAldMe，式中M為Cu，F(xiàn)e，Co，Ni，Si，Sn，Mo，W中的至少一種元素或兩種元素，1.0≤a≤1.6，0.2≤b≤1.0，1.0≤c≤1.6，0.01≤d≤0.5，0.01≤e≤0.5。2.如權(quán)利要求1所述的復(fù)相貯氫合金，其特征在于鈦鐵基貯氫合金按重量百分比計(jì)占復(fù)相貯氫合金總重量的45-55%。3.如權(quán)利要求1所述的復(fù)相貯氫合金，其特征在于所述的(Ti卜。L。)a(Fei—x—y—zCrxMyNz)b合金化學(xué)組成中當(dāng)M為Ni，Ta中的一種元素時(shí)，N為Zn，Al，B中的一種元素。4.如權(quán)利要求1所述的復(fù)相貯氫合金，其特征在于所述的(Ti卜。L。)a(Fei—x—y—zCrxMyNz)b合金化學(xué)組成中當(dāng)M為W，Ce，Cu元素時(shí)，N為Nb，V中的一種元素。5.如權(quán)利要求1所述的復(fù)相貯氫合金，其特征在于所述的(Ti卜。L。)a(Fei—x—y—zCrxMyNz)b合金化學(xué)組成中1.0《a《1.2，0.85《b《1.05，0.005《c《0.05。6.如權(quán)利要求1所述的復(fù)相貯氫合金，其特征在于所述的(Ti卜。L。)a(Fei—x—y—zCrxMyNz)b合金化學(xué)組成中0.03《x《0.2，0.005《y《0.03，0.005《z《0.01。7.如權(quán)利要求1所述的復(fù)相貯氫合金，其特征在于所述的TiaVbCr。AldMe合金化學(xué)組成中1.0《a《1.3，0.4《b《0.8，1.2《c《1.5。8.如權(quán)利要求1所述的復(fù)相貯氫合金，其特征在于所述的TiaVbCr。AldMe合金化學(xué)組成中0.03《d《0.l，O.03《e《0.1。全文摘要本發(fā)明涉及一種復(fù)相貯氫合金，它是由占總重量的35-65％鈦鐵基貯氫合金和鈦釩鉻基貯氫合金組成，鈦鐵基貯氫合金組成式為(Ti1-cLc)a(Fe1-x-y-zCrxMyNz)b，式中，L為Zr，Hf，Mg中的一種元素，M為Ni，Ta，W，Ce，Cu中的一種元素，N為Nb，V，Zn，Al，B中的一種元素，0.9≤a≤1.3，0.7≤b≤1.1，0.005≤c≤0.2，0.01≤x≤0.4，0.005≤y≤0.05，0.005≤z≤0.03；鈦釩鉻基貯氫合金組成式為TiaVbCrcAldMe，式中M為Cu，F(xiàn)e，Co，Ni，Si，Sn，Mo，W中的至少一種元素或兩種元素，1.0≤a≤1.6，0.2≤b≤1.0，1.0≤c≤1.6，0.01≤d≤0.5，0.01≤e≤0.5。本發(fā)明的復(fù)相貯氫合金易活化、貯氫容量較高，且合金的成本低廉。文檔編號(hào)C01B3/00GK101704512SQ20091019822公開(kāi)日2010年5月12日申請(qǐng)日期2009年11月3日優(yōu)先權(quán)日2009年11月3日發(fā)明者孟祥海,張金龍,葛建生,金航軍申請(qǐng)人:上海大學(xué)