專利名稱：一種具有長周期結構的鎂基儲氫合金及其制備方法
技術領域：
本發明涉及儲氫材料，具體涉及一種具有長周期結構的鎂基儲氫合金及其制備方法。
背景技術：
我國當前的經濟高速發展，對能源的需求極大地增加，但是能源結構體系仍以煤、 石油、天然氣等化石燃料為主，而大規模化石燃料的使用，造成了嚴重的環境污染問題。同時由于化石燃料的不可再生性，將會產生較為嚴重的能源危機。因此，發展新能源，發展清潔的新能源，是全世界可持續發展的必由之路。而在眾多的新能源中，氫能有著不可比擬的優點。儲氫的關鍵技術問題在于儲氫，目前研究較多的是金屬氫化物儲氫技術。金屬氫化物的出現為氫的儲存、運輸及利用開辟了一條新途徑。而鎂基儲氫材料由于儲氫容量高， 價格低廉，無污染而受到關注，但其吸氫溫度較高，吸放氫動力學性能較差，因此限制了鎂基儲氫材料的實際應用。有研究表明(Ref Kalinichenkii, S, L.R5ntzsch，et al. (2010). Journal of Alloys and Compounds 496 ((2010)):608-613；Gennari, F. C. and M. R. Esquivel (2008). Journal of Alloys and Compounds 459 (1-2) :425-432)，Ni、Y 元素的添加對鎂合金的儲氫性能有較大的改善，另外有學者在MgNiY合金中新發現了一種長周期結構(Itoi, T.，K. Takahashi, et al. (2008). Scripta Materialia 59 (10) 1155-1158)，其中長周期結構是一種Mg基的過飽和有序固溶體。目前研究人員主要通過元素替代、添加催化劑、復合改性、改進合成工藝等方法， 來改善Mg基儲氫合金的儲氫性能。雖然這些方法能夠不同程度的改善合金的儲氫性能，但是緩慢放氫動力學以及較高的放氫溫度，仍然是有待解決的關鍵問題。
發明內容
為提高鎂基儲氫合金合金的吸放氫動力學性能及儲氫性能，本發明的提供一種具有長周期結構的鎂基儲氫合金，即具有長周期結構的Mg-Ni-Y系儲氫合金，以及制備該鎂基儲氫合金的方法。本發明鎂基儲氫合金的化學組成式為Mg1QQ_(2x 4x)Nix 3xYx，其中2彡χ彡6，所述鎂基儲氫合金具有鎂基長周期堆垛有序相(LPS0)，該鎂基長周期堆垛有序相為鎳(Ni )、釔 (Y)原子的過飽和有序鎂基固溶體，Ni、Y原子在納米尺度下周期性地固溶在鎂基體中，該長周期堆垛有序相結構在400°C的高溫下仍非常穩定。所述鎂基長周期堆垛有序相占鎂基儲氫合金體積百分比的40% 75%，余量為Mg、 Mg2Ni 和 Ife24Y5。該鎂基儲氫合金在首次吸氫過程中進行LPSO分解。LPSO吸氫過程中的反應如下所示
權利要求
1.一種具有長周期結構的鎂基儲氫合金，其特征在于所述鎂基儲氫合金化學組成式為 Mgltl。-(2x 4x)Nix 3xYx，其中2 < X < 6，所述鎂基儲氫合金具有鎂基長周期堆垛有序相，該鎂基長周期堆垛有序相為鎳、釔原子的過飽和有序鎂基固溶體。
2.根據權利要求1所述的鎂基儲氫合金，其特征在于所述鎂基長周期堆垛有序相為 18R長周期相和14H長周期相。
3.根據權利要求1或2所述的鎂基儲氫合金，其熱特征在于所述鎂基長周期堆垛有序相占鎂基儲氫合金體積百分比的40% 75%，余量為Mg、Mg2Ni和M&4Y5。
4.根據權利要求3所述的鎂基儲氫合金，其特征在于所述18R型長周期相中各元素及其原子質量百分比分別為Mg 74% 80%、Ni 14% 19%、Y 5% 7%。
5.權利要求1所述鎂基儲氫合金的制備方法，其特征在于步驟如下將純鎂和鎳-釔中間合金按照鎂基儲氫合金的化學組成式Mg1(lM2x 4x)Nix^3xYx進行感應熔煉，得到鎂基合金鑄錠，其中2 < χ < 6 ；將鎂基合金鑄錠進行機械粉碎，再進行高能機械球磨，即得到鎂基儲氫合金。
6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于所述高能球磨是在惰性氣氛下，采用行星式高能球磨機進行，料球比10:1 25:1，球磨時間Ih 2h，轉速200r/min 600r/min。
全文摘要
本發明提供一種具有長周期結構的鎂基儲氫合金及其制備方法，該鎂基儲氫合金化學組成式為Mg100-(2x～4x)Nix～3xYx(2≤x≤6)，其具有18R和14H長周期堆垛有序結構。是先將純鎂和Ni-Y中間合金按照上述化學組成式進行稱量后，進行感應熔煉得到的鎂基合金鑄錠，再進行機械粉碎，然后進行高能機械球磨，即得到鎂基儲氫合金。本發明所提供的鎂基儲氫合金具有良好的活化性能及良好的吸放氫動力學性能，并且長周期結構中的Ni、Y原子在吸氫過程中形成Mg2NiHx和YH2-3，并以納米尺度均勻地分布于在Mg顆粒間，極大地促進了Mg基儲氫合金的儲氫性能。本發明制備方法簡單，適合工業化生產。
文檔編號C22C23/00GK102337438SQ201110287869
公開日2012年2月1日 申請日期2011年9月26日 優先權日2011年9月26日
發明者劉江文, 朱敏, 歐陽柳章, 王輝, 鄒長城 申請人:華南理工大學