非晶镁-钇-过渡族金属储氢材料及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN101857947A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CNCN101857947101857947A(43)申请公布日2010.10.13(21)申请号201010200232.3(22)申请日2010.06.07(71)申请人安徽工业大学地址243002安徽省马鞍山市湖东中路59号(72)发明人张庆安斯庭智柳东明刘寅峰(74)专利代理机构马鞍山市金桥专利代理有限公司34111代理人周宗如(51)Int.Cl.C22C45/00(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图2页(54)发明名称非晶镁-钇-过渡族金属储氢材料及其制备方法(57)摘要本发明提供非晶镁-钇-过渡族金属储氢材料及其制备方法，属于储氢材料技术领域。该储氢材料中Mg的含量在70-90at.％之间，过渡族金属为Co、Ni、Cu，钇和过渡族金属按摩尔比1∶1联合添加的方式加入，首先采用感应熔炼炉熔炼制备钇-过渡族金属中间合金，然后将金属Mg与熔炼后的钇-过渡族金属中间合金于真空单辊溶体快淬炉中重溶并快淬，制备的材料为宽3mm、厚30-50μm的非晶态薄带，将制备的非晶态薄带在手套箱中研磨成粒度不等的粉末，非晶薄带或粉末为最终的储氢材料产品。本发明所提供的储氢材料克服了储氢量低的缺点；Y和过渡族金属的联合添加不但促进非晶的形成，而且有效改善了材料的储氢性能，本发明具有制备方法简单、成本低的特点。CN1085794ACN101857947ACCNN110185794701857948A权利要求书1/1页1.一种非晶镁-钇-过渡族金属储氢材料，其特征在于：所述储氢材料中Mg的含量在70～90at.％之间，过渡族金属为Co、Ni、Cu，钇和过渡族金属按摩尔比1∶1联合添加的方式加入组成本发明所述的非晶镁-钇-过渡族金属储氢材料。2.如权利要求1所述储氢材料的制备方法，其特征在于该制备方法具体如下：(1)首先采用感应熔炼炉熔炼钇-过渡族金属中间合金，在熔炼前按钇和过渡族金属摩尔比1∶1称取一定量的钇和过渡族金属原料，原料的纯度均不低于99.5％，其中对Y元素添加2wt.％的烧损；(2)将纯度不低于99.5％金属Mg与熔炼后的钇-过渡族金属中间合金按设计的成分称取后于真空单辊溶体快淬炉中重溶并快淬，其中对Mg元素添加18wt.％的烧损，在重溶快淬过程中炉内通入氩气保护，根据成分不同铜辊的表面转速在30～40m/s之间，溶淬法制备的材料为宽3mm、厚30-50μm的非晶态薄带；(3)将制备的非晶态薄带在手套箱中研磨成粒度不等的粉末，根据用途不同，非晶薄带或粉末为最终的储氢材料产品。2CCNN110185794701857948A说明书1/3页非晶镁-钇-过渡族金属储氢材料及其制备方法技术领域[0001]本发明属于储氢材料技术领域，具体涉及一种非晶镁-钇-过渡族金属储氢材料及其制备方法。背景技术[0002]在所有的金属和合金中，单质Mg储氢容量最高，其氢化物MgH2的储氢量达7.6wt.％，并且具有资源丰富、价格低廉、质量轻等优点。因此，Mg及Mg基合金被认为是最有希望的燃料汽车等用的储氢材料。然而，Mg与Mg基储氢合金离实用化还有一定的距离。这主要是因为：(1)该类合金属于中温型合金，通常需要在600K左右才能有效吸放氢；(2)吸放氢速度较慢，即吸放氢动力学性能差。[0003]通过细化显微组织结构或添加催化剂的方法能改善Mg与Mg基合金的储氢性能。人们一般通过机械球磨的方法制备非晶或纳米晶Mg与Mg基储氢合金。众所周知，球磨法制备非晶或纳米晶具有制备时间长(上百小时)、易引入杂质、产率低下和能耗大的缺点。溶淬法(甩带法)是制备非晶材料的有效方法之一。纯Mg的非晶形成所需冷却速度极高，目前的溶淬炉无法满足要求。稀土元素不但能降低Mg的非晶形成所需冷却速度，而且稀土元素在吸放氢过程中从非晶Mg合金中析出并对合金进行催化。因此，非晶镁-稀土系储氢材料被广泛研究[S.Loken，J.K.Solberg，J.P.Maehlen，etal.，J.AlloysCompd.446-447(2007)114.]。过渡族金属能弱化Mg-H键，因此，其对Mg与Mg基合金与氢的作用具有良好的催化作用[V.Skripnyuk，E.Buchman，E.Rabkin，etal.，J.AlloysCompd.436(2007)99.]。[0004]金属钇具有稀土的性质，但资源较稀土丰富，其应用可降低成本。采用钇和过渡族金属联合添加，发挥钇和过渡族金属的协同作用，可以预见能更有效地改善Mg的储氢性能。我们发现，钇和过渡族金属按摩尔比1∶1联合添加的协同作用最佳。因此，本发明针对镁-钇-过渡族金属(Co、Ni、Cu)体系，并通过合理的溶淬工艺制备该体系的非晶材料