氫化反應(yīng)的調(diào)控方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬儲氫材料技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種Mg17Al12氫化反應(yīng)的調(diào)控方法，該方法是 通過制備工藝的調(diào)整，控制Mg 17Al12氫化反應(yīng)路徑，其中采用非平衡過程液氮快冷結(jié)合機械 合金化制備出的Mg17Al 12易活化，吸放氫速率快，熱力學(xué)性能好，可逆儲氫容量高。
【背景技術(shù)】：
[0002] 金屬Mg因其儲氫容量高（理論儲氫量為7. 6wt. % )和成本低被認為是最具應(yīng)用 前景的儲氫材料，但其氫化物MgH2熱穩(wěn)定性高，吸放氫速率慢等缺點阻礙了它在實際中的 應(yīng)用。通過在鎂或者鎂基合金中添加添加催化劑、過渡金屬元素以及金屬元素等能有效改 善鎂以及鎂基合金的可逆儲氫性能。A1作為一種輕質(zhì)金屬元素，在鎂中添加A1能提高了 Mg 抗氧化能力，降低吸放氫溫度。Mg-Al合金中間相主要有Mg 17A11；^P Mg2Al3，通常情況 下，Mg17Al12的氫化過程主要分兩步進行，其首先由Mg 17六112向中間相Mg 2A13轉(zhuǎn)變，然后再由 Mg2Al^ MgH 2和A1轉(zhuǎn)變。然而對于Mg ^112的氫化反應(yīng)路徑，一直無法控制，這為Mg 17A112 的吸放氫機理研究帶來困擾。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是提供一種]^/112氫化反應(yīng)的調(diào)控方法。
[0004] 本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：
[0005] 1?-種Mg17Al12氫化反應(yīng)的調(diào)控方法，該方法的操作步驟如下：
[0006] 1)首先按摩爾比Mg:A1 = 17:12的粉末混合均勻，其次再把混合均勻后的粉末在 20Mpa壓力下冷壓5min成圓形片狀，隨后將片狀樣品置于退火爐中，利用氬氣保護，在溫度 為600°C條件下保溫2h，然后以平衡過程退火方式對樣品進行處理，再把經(jīng)過退火理后的 圓形片狀樣品破碎，得到復(fù)合材料粉末（1#)。
[0007] 2)提取步驟1)的部分復(fù)合材料粉末，進行XRD、PCT以及吸放氫測試，進行XRD測 試得到退火處理后的樣品1#和退火處理后的樣品1#吸放氫前后的XRD譜圖，進行PCT測 試得到退火處理后樣品1#的PCT曲線，進行吸放氫測試得到退火處理后樣品1#的變溫吸 放氫曲線。
[0008] 3)把步驟2)提取后剩余的復(fù)合材料粉末，在氬氣保護下，按球料比為30:1，利用 行星球磨機，以300轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速進行機械球磨，所述球為大球2個、中球6個、小球9個。
[0009] 4)球磨70h后采集樣品，最后進行XRD、PCT以及吸放氫測試，得到退火+球磨后 樣品3#和退火+球磨后樣品3#吸放氫前后的XRD譜圖，進行PCT測試得退火+球磨后樣 品3#的PCT曲線，進行吸放氫測試得退火+球磨后樣品3#的變溫吸放氫曲線。
[0010] 2. -種Mg17Al12氫化反應(yīng)的調(diào)控方法，該方法的操作步驟如下：
[0011] 1)首先按摩爾比Mg:A1 = 17:12的粉末混合均勾，其次再把混合均勻后的粉末在 20Mpa壓力下冷壓5min成圓形片狀，隨后將片狀樣品置于退火爐中，利用氬氣保護，在溫度 為600°C條件下保溫2h，然后以非平衡過程液氮淬火方式對樣品進行處理，再把經(jīng)過淬火 理后的圓形片狀樣品破碎，得到復(fù)合材料粉末2#。
[0012] 2)提取步驟1)的部分復(fù)合材料粉末，進行XRD、PCT以及吸放氫測試，進行XRD測 試得到淬火理后樣品2#和淬火理后樣品2#吸放氫前后的XRD譜圖，進行PCT測試得到淬 火處理后樣品2#的PCT曲線，進行吸放氫測試得到淬火處理后樣品2#的變溫吸放氫曲線。
[0013] 3)把步驟2)提取后剩余的復(fù)合材料粉末，在氬氣保護下，按球料比為30:1，利用 行星球磨機，以300轉(zhuǎn)/分的轉(zhuǎn)速進行機械球磨，所述球為大球2個、中球6個、小球9個。
[0014] 4)球磨70h后采集樣品，最后進行XRD、PCT以及吸放氫測試，得到淬火+球磨后 樣品4#和淬火+球磨后樣品4#吸放氫前后的XRD譜圖，進行PCT測試得到淬火+球磨后 樣品4#的PCT曲線，進行吸放氫測試得到淬火+球磨后樣品4#的變溫吸放氫曲線。
[0015] 上述的Mg17Al12氫化反應(yīng)的調(diào)控方法，通過選擇不同的制備工藝，可以控制Mg 17Al12 的氫化反應(yīng)路徑：退火處理制備的Mg17Al12，其氫化產(chǎn)物為Mg2Al#P MgH 2;采用淬火處理的 制備的Mg17Al12，其氫化產(chǎn)物為Mg 2Al3、MgHjP A1 ;退火結(jié)合機械合金化制備的Mg 17A112，其氫 化產(chǎn)物與淬火后Mg17AU^氫化產(chǎn)物一致，均由Mg 2Al3、MgHjP A1組成；淬火結(jié)合機械合金 化制備的181/112復(fù)合材料，其氫化產(chǎn)物主要為MgH 2和A1，且儲氫量為4. Owt. %，接近理論 值的 4. 4wt. %。
[0016] 上述的Mg17Al12儲氫材料制備成燃料電池，主要應(yīng)用于氫能存貯系統(tǒng)中。
[0017] 本發(fā)明的優(yōu)點：通過制備工藝的調(diào)整，可以控制Mg17Al12氫化反應(yīng)路徑。尤其是采 用液氮溫度下冷卻的非平衡過程結(jié)合機械合金化制備的復(fù)合材料，具有儲氫容量高，易活 化以及良好儲氫熱力學(xué)性能，為以后Mg 17Al12儲氫材料的研究奠定堅實基礎(chǔ)。
【附圖說明】
[0018] 圖1?復(fù)合材料Mg17AlJ9 XRD譜圖。
[0019] 圖中，1# :退火、2# :淬火、3# :退火+球磨、4# :淬火+球磨。
[0020] 圖2?退火樣品吸放氫前后的XRD譜圖。
[0021] 圖3?淬火樣品吸放氫前后的XRD譜圖。
[0022] 圖4.退火+球磨樣品吸放氫前后的XRD譜圖。
[0023] 圖5.淬火+球磨樣品吸放氫前后的XRD譜圖。
[0024] 圖6?復(fù)合材料在280°C溫度下的PCT曲線圖。
[0025] 圖中，1# :退火、2# :淬火、3# :退火+球磨、4# :淬火+球磨。
[0026] 圖7.復(fù)合材料變溫吸氫速率曲線圖。
[0027] 圖中，1# :退火、2# :淬火、3# :退火+球磨、4# :淬火+球磨。
[0028] 圖8.復(fù)合材料變溫放氫速率曲線圖。
[0029] 圖中，1# :退火、2# :淬火、3# :退火+球磨、4# :淬火+球磨。
【具體實施方式】
[0030] 下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[0031] 實施例1
[0032] -種Mg17Al12氫化反應(yīng)調(diào)控方法的工藝步驟如下：
[0033] 按照摩爾比Mg:Al = 17:12配置好樣品且混合均勻，其次再把混合均勻后的粉末 在20Mpa壓力下冷壓5min成圓形片狀，隨后將片狀樣品置于退火爐中，利用氬氣保護，在溫 度為600°C條件下保溫2h，然后隨爐冷卻，最后把退火后的樣品在氬氣保護下進行破碎。再 把破碎所得樣品分成兩份，一部份進行XRD、PCT以及吸放氫測試，進行XRD測試得到退火處 理后和退火處理后Mg 17Al12吸放氫前后的XRD譜圖，如圖1和圖2所示；進行PCT測試得到 退火處理后復(fù)合材料的PCT曲線，如圖6所示；進行吸放氫測試得到退火處理后復(fù)合材料的 變溫吸放氫曲線，如圖7和圖8所示。另一部分進行機械球磨（實例3)。
[0034] 實施例2
[0035] -種Mg17Al12氫化反應(yīng)調(diào)控方法的工藝步驟如下：
[0036] 按照摩爾比Mg :A1 = 17:12配置好樣品且混合均勻，其次再把混合均勻后的粉末 在20Mpa壓力下冷壓5min成圓形片狀，隨后將片狀樣品置于退火爐中，利用氬氣保護，在 溫度為600°C條件下保溫2h，然后利用液氮快冷淬火，最后把利用液氮快冷淬火的樣品在 氬氣保護下破碎，并將破碎所得樣品分成兩份，一部份進行XRD、PCT以及吸放氫測試，進行 XRD測試得