專利名稱：一種改善儲氫合金活化性能的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種改善儲氫合金活化性能的方法。所述方法制備的合金粉具有良好的活化性能。
背景技術(shù)：
金屬氫化物儲氫是氫氣儲存的重要手段。其原理是通過氫氣與儲氫合金之間進行的可逆反應(yīng)，實現(xiàn)氫的儲存與釋放，即外界有熱量傳遞給金屬氫化物時，它就分解成為儲氫合金并放出氫氣，反之，氫和儲氫合金構(gòu)成氫化物時，氫就以固態(tài)結(jié)合的形式儲于其中。
儲氫合金在最初狀態(tài)并不能吸收氫，這是由于在合金的表面通常會形成一層阻止氫進入合金基體的氧化層(Jea-Han Jung，et al.，J.Alloys Comp226(1995)166-169)，所以在吸氫之前，儲氫合金均要進行活化處理(S.Bouaricha，et al.，J.Alloys Comp.325(2001)245-251)。一般情況下，儲氫合金的完全活化要經(jīng)過以下幾個步驟(1)高壓低溫下吸氫；(2)抽真空狀態(tài)下高溫趕氫；(3)多次的吸放氫循環(huán)。儲氫合金在吸氫前必須活化這一特性決定了儲氫容器必須要滿足合金活化的壓力和溫度條件。從應(yīng)用的角度來說，如果能夠降低合金的活化條件，那么儲氫容器的成本也會降低。理想的活化條件應(yīng)該是在常溫下，合金活化所需的氫壓應(yīng)低于其在完全活化后吸放氫的平衡壓。這樣的話，對儲氫容器的耐壓要求起決定作用的就不是合金的活化條件，而是活化后合金的吸放氫平臺壓。Oelerich等曾報道了金屬氧化物(TiO2、V2O5等)對Mg—基合金活化性能的改善作用(W.Oelerich，T.Klassen，R.Bormann，J.Alloys Comp 315(2001)237-242)，然而他們沒有報道哪些氧化物對其它儲氫合金活化性能的影響，也沒有報道有關(guān)ZnO對儲氫合金活化性能的影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的旨在研究出一種改善儲氫合金活化性能的方法。該方法使得儲氫合金在不改變儲氫容量的情況下有著良好的活化性能。這對其在氫的規(guī)?；\輸，燃料電池的供氫源，氫的提純等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用具有重要意義。
本發(fā)明所述合金可通過如下方法制備，每個樣品在空氣中破碎至平均粒徑在50μm左右。將合金粉與0.5％～10％的ZnO混合后，在惰性氣體條件下球磨0.5~10小時。球磨鑵的轉(zhuǎn)速為200～1000轉(zhuǎn)/分。球磨介質(zhì)和合金粉的質(zhì)量比為10∶1~20∶1。所述的ZnO粉末或為一般的ZnO粉或為納米級的ZnO粉。所述的儲氫合金是廣義的，包括AB2，AB，AB5，A2B和BCC相多種儲氫合金，如TiMn2、TiFe、LaNi5、MgNi或Ti-32V-8Mn-10Cr


圖1為Ti-32V-8Mn-10Cr合金粉的活化性能曲線 (a)，沒有與ZnO混合球磨，(b)，與10％的ZnO混合球磨后。測試條件為壓力P＝3MPa，溫度T＝293K。
圖2為TiFe合金粉與3％的納米ZnO混合球磨后的掃描電鏡圖片。
圖3為TiMn1.25Cr0.25和5％的納米ZnO混合球磨后的掃描電鏡圖片。
具體實施例方式下面通過具體實例對本發(fā)明作進一步說明實例1將5g Ti-32V-8Mn-10Cr合金粉與1％(質(zhì)量分數(shù))的納米ZnO混合后，在500轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速下球磨30分鐘。球介質(zhì)與合金粉的質(zhì)量比為10∶1。所得合金粉在空氣中暴露30天后進行活化性能測試。其活化性能曲線如圖1，可以看到，沒有改性暴露30天后的該合金粉在P＝3MPa和T＝293K的條件下，120分鐘后吸氫量不到0.5％，而改性后的合金粉相同條件下吸氫量可達到3.8％左右。
實例2將5g LaNi5合金粉與5％的普通ZnO混合后，在600轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速下球磨1小時。球介質(zhì)與合金粉的質(zhì)量比為15∶1。所得合金粉在空氣中暴露30天后進行活化性能測試。改性后的合金粉與沒有改性的合金粉相比，其活化性能大大改善。
實例3將10g TiFe合金粉與3％的納米ZnO混合后，在200轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速下球磨3小時。球介質(zhì)與合金粉的質(zhì)量比為18∶1。所得合金粉的掃描電鏡圖片如圖2。圖中微小的白色顆粒即為納米ZnO，其已經(jīng)鑲嵌到合金粉中。所得合金粉在空氣中暴露30天后進行活化性能測試。改性后的合金粉與沒有改性的合金粉相比，其活化性能大大改善。
實例4將5g TiMn1.25Cr0.25合金粉與2％的納米ZnO混合后，在300轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速下球磨2小時。球介質(zhì)與合金粉的質(zhì)量比為15∶1。所得合金粉的掃描電鏡圖片如圖3。圖中微小的白色顆粒即為納米ZnO，也已經(jīng)鑲嵌到合金粉中。所得合金粉在空氣中暴露30天后進行活化性能測試。改性后的合金粉與沒有改性的合金粉相比，其活化性能大大改善。
實例5將5g Mg2Ni合金粉與10％的普通ZnO混合后，在600轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速下球磨5小時。球介質(zhì)與合金粉的質(zhì)量比為16∶1。所得合金粉在空氣中暴露30天后進行活化性能測試。改性后的合金粉與沒有改性的合金粉相比，其活化性能大大改善。
權(quán)利要求
1.一種改善儲氫合金活化性能的方法，其特征是將儲氫合金粉與0.5％～10％(質(zhì)量分數(shù))的ZnO粉末混合后在惰性氣體保護下進行球磨，球磨時間為0.5～10小時，球磨罐轉(zhuǎn)速為200～1000轉(zhuǎn)/分。
2.按權(quán)力要求1所述的改善儲氫合金活化性能的方法，其特征在于所述的ZnO粉末或為普通的ZnO粉或為納米級的ZnO粉。根據(jù)權(quán)力要求1，其特征為合金中添加的0.5％～10％(質(zhì)量分數(shù))的納米ZnO
3.按權(quán)力要求1或2所述的改善儲氫合金活化性能的方法，其特征在于所述的儲氫合金包括AB2(TiMn2)，AB(TiFe)，AB5(LaNi5)，A2B(Mg2Ni)和BCC相(Ti-V基)合金中的一種。
4.按權(quán)力要求1或2所述的改善儲氫合金活化性能的方法，其特征在于球磨時球磨介質(zhì)與合金粉的質(zhì)量比為10∶1～20∶1。
5.按權(quán)力要求1或2所述的改善儲氫合金活化性能的方法，其特征在于所述的儲氫合金為TiMn2、TiFe、LaNi5、MgNi或Ti-32V-8Mn-10Cr中的一種。
全文摘要
本發(fā)明為一種改善儲氫合金活化性能的方法。其方法為將儲氫合金粉與少量的ZnO混合后在惰性氣體保護下進行球磨。所述的儲氫合金包括AB
文檔編號B01J20/02GK1528508SQ20031010807
公開日2004年9月15日 申請日期2003年10月21日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月21日
發(fā)明者余學(xué)斌, 吳鑄, 夏保佳 申請人:中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所, 中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究