專利名稱：一種適用于制造高壓超純氫的貯氫合金的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種稀土金屬化合物。
氫是一種重要的工業原料，也是未來的主要能源之一。氫的主要技術指標是它的壓力和純度，市售的瓶氫，要求其壓力不低于12.3MPa(125kg/cm2)，對于純度，隨氫的應用場合不同而不同。
關于氫的增壓，傳統的方式是采用往復式壓縮機壓縮，如采用機械壓縮機，可用于壓縮純度不高于99.99%的氫，膜壓機可用于壓縮純度不高于99.999%的氫。應用往復式壓縮機其缺陷是能耗高，且存在振動、磨損、噪音、油污以及使氫純度降級等弊病。
目前，貯氫合金被廣泛應用于氫的凈化、貯運、壓縮，利用貯氫合金-氫系的分解壓隨溫度升高而增大的特性，將貯氫合金在室溫下吸氫而形成金屬氫化物，給金屬氫化物加熱便可獲得較高壓力的解吸氫。例如(1)、1971年，美國布魯克海文國家實驗室(簡稱BNL)的J·Reilly等人用氫化物VH2在18℃吸氫，50℃解吸壓縮，氫壓由7atm提高到24atm(Rev.Sci.Instrum.42，1495)。
(2)、隨后，荷蘭Van Mal用貯氫合金LaNi5制成用于制冷的氫壓縮器，15℃吸氫，160℃解吸壓縮，氫壓由4atm壓縮到45atm(Philips Res.Repts.Suppl.，1976，No.1 P67)。
(3)、1981年，美國Ergenics公司研制的氫壓縮器，用貯氫合金LaNi4.5Al0.5，升溫到300℃，使氫增壓到75atm(Am.Chem.Soc.Symp.Ser.164，223)。
(4)、日本專利JP55-149104提供的多級壓縮方案，其最高壓力級用貯氫合金MmNi5，加熱至80℃，壓力為5.9MPa。
上述方案的共同缺陷是現有的貯氫合金材料都不能將氫壓提高到12.3MPa以上，達不到市售高壓瓶氫的壓力要求。
本發明的任務在于提供一種適用于制造高壓超純氫的貯氫合金，在室溫下吸氫凈化，加熱到97～100℃解吸增壓，獲得純度為99.9999%及壓力為15MPa的高壓超純氫，滿足市售瓶氫氫壓達到12.3MPa以上的需求。
本發明的貯氫合金含有混合稀土金屬元素，其特征在于分子式為
式中x＝0.05～0.25，y＝0.05～0.15，混合稀土金屬Mm牌號為RECe-45，它的總稀土金屬含量不小于98%，在稀土金屬中Ce含量不小于45%，雜質含量Fe不大于1.0%，Si不大于0.15%，S不大于0.02%，P不大于0.01%。
本貯氫合金分子式優先選用
本貯氫合金氫化物加熱解吸增壓壓縮的分解壓表達式為LnPH2＝10.57- 2915/(T)式中PH2單位為MPa，T為絕對溫度。根據不同的壓力要求選擇相應的加熱溫度。氫分解壓為15MPa時，其加熱溫度為97～100℃。
圖1為氫分解壓-溫度關系圖，圖中A-采用現有的MmNi5氫化物。
B-采用Mm0.75Ca0.2Cu0.05Ni4.95Al0.05氫化物。
本貯氫合金為單相組織。
應用本貯氫合金實現氫氣凈化，可根據凈化后的純度要求，選擇合適的原料氫以及解吸氫的消耗量來達到。如要求凈化后純度達到99.9999%的超純氫，則選用純度為99.99%的純氫為原料，經過本貯氫合金一次凈化，獲得純度為99.9999%的超純氫，凈化過程，解吸氫消耗量為10%;若在本貯氫合金一次凈化前，先經過一個內裝鈀分子篩和5A分子篩的催化脫氧干燥器預凈化，以純度為99%、壓力為2.0～3.0MPa普氫為原料，可獲得純度為99.9999%、壓力為15MPa的高壓超純氫，凈化過程，解吸氫消耗量為5%。
實施例制造貯氫合金Mm0.75Ca0.2Cu0.05Ni4.95Al0.05，混合稀土金屬Mm牌號為RECe-45，Ni-＃1電解鎳，Ca-純度≥95%金屬鈣粒，Cu-純度≥99%電解銅，Al-工業純鋁，按上式成份要求配比，將Ni、Mm、Cu置于真空感應爐的高純氧化鋁坩堝中，Al、Ca留在料倉內，感應爐經抽空排氣，在充氬保護氣氛下進行熔煉，Ni、Mm、Cu熔化后加入Al、Ca，在氬氣氛下澆注成鑄錠。冷卻至100℃以下取出，破碎成粒狀或塊狀，表面具有很亮的銀灰色金屬光澤，很容易破碎。
活化步驟破碎后的貯氫合金裝入耐壓容器，抽空排氣至1～10Pa，導入純度不低于99.9%、壓力為6.0MPa氫氣，與貯氫合金接觸幾分鐘至幾十分鐘的孕育期，貯氫合金開始吸氫并膨脹開裂，表面積增大，活化加快，經若干小時，活化完成，即可投入正常使用。
根據所需氫壓高低，確定加熱溫度，一旦升溫，吸氫飽和的合金氫化物解吸增壓釋放充氫。合金冷卻至室溫，導入2.0～3.0MPa氫氣，重復吸氫、解吸增壓過程。
根據對凈化后氫氣純度的需求，選擇原料氫和解吸氫的消耗量，如要求凈化后的純度為99.9999%，則原料氫選用純度為99.99%的純氫，經本貯氫合金一次凈化，驅除雜質氣體，解吸氫消耗量為10%。
同現有技術比較，本發明具有以下優點1、氫分解壓高。只需用熱水加熱至97～100℃，分解壓即可達到15MPa，足夠滿足市售鋼瓶氫的壓力要求，而現有技術則無法實現。
2、活化簡便。本貯氫合金在室溫下與6.0MPa氫接觸數小時即完成活化，并可投入使用;而MmNi5需在200℃下脫氣，再在室溫下與6.0MPa氫接觸，接著向1atm大氣釋放，如此重復2～10次，活化才告完成。
3、吸氫量大，放氫率高。活化后的合金試樣，在20℃時吸氫3分鐘達到飽和，合金含氫量達到1.4wt%，對1atm大氣釋放，6分鐘放出95%，而現有的MmNi58分鐘放出80%。
權利要求
1.一種適用于制造高壓超純氫的貯氫合金，含有混合稀土金屬元素，其特征在于該貯氫合金的化學式為式中X=0.05～0.25，y=0.05～0.15，混合稀土金屬Mm牌號為RECe-45。
2.根據權利要求1的貯氫合金，其特征在于優先選用的化學式為
全文摘要
一種適用于制造高壓超純氫的貯氫合金，其化學式為Mn
文檔編號C01B3/56GK1048831SQ90102920
公開日1991年1月30日 申請日期1990年8月19日 優先權日1990年8月19日
發明者王啟東, 陳長聘, 吳京, 敖鳴, 方添水, 葉舟 申請人:浙江大學