一种储氢材料及其储放氢方法与流程

本发明涉及储氢材料的，尤其涉及一种储氢材料及其储放氢方法。

背景技术：

1、氢能由于其具有高效、清洁、可再生等特点，被誉为21世纪的新能源而备受人们关注，而氢能的开发与利用涉及到氢气的制备、储存、运输和应用等四大关键技术，由于氢气存在易燃易爆、常温常压下体积能量密度低等问题，因此氢能的储存技术已经成为氢能走向实用化与规模化的瓶颈。

2、目前主要的储氢技术主要为高压气态储氢和低温液化储氢，然而这两种储氢手段均存在明显的技术缺陷，例如高压气态储氢虽然简单常用，但是储氢体积能量较低，同时对高压容器的要求也较高，在高压加氢过程中也存在一定的危险性，而低温液化储氢虽然能量密度较高，但对氢气进行液化的过程中需要耗费大量的能量，同时对储存设备的低温性能要求也较为严苛。

3、相比于高压气态储氢和低温液态储氢而言，固态储氢具有储氢密度大、安全性好、成本低等优点，是未来最具有发展潜力的氢能储运方式，而在众多固态储氢材料中，镁基固态储氢材料(mgh2)具有质量储氢密度高、吸放氢过程可逆、资源丰富、价格低廉、绿色环保等优点。然而由于镁基储氢材料缺乏有效的催化活性位点，导致其吸放氢动力学性能较差，且使用温度较高，因此亟需提供一种方案改善这一问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种储氢材料及其储放氢方法，通过添加主催化剂和催化助剂提高了催化活性位点，从而促进镁基储氢材料的吸放氢性能，并且大幅度降低了镁基储氢材料mgh2的放氢温度。

2、第一方面，本发明提供的一种储氢材料，以重量百分比计包括以下组分：3-5％的主催化剂、1-2％的催化助剂和余量的mgh2；所述主催化剂包括多孔碳及吸附在所述多孔碳表面的pt、pd活性组分，且所述主催化剂的制备方法包括以下步骤：将多孔碳粉末投入活化溶液中搅拌浸没后制得改性多孔碳粉末，将所述改性多孔碳粉末与溶解有氯铂酸、氯钯酸的混合溶液搅拌混合制得混合分散液，向所述混合分散液投入还原剂与稳定剂搅拌溶解后静置沉淀，分离并洗涤沉淀后烘干制得主催化剂。

3、可选地，将多孔碳粉末投入活化溶液中搅拌浸没时，所述活化溶液的溶质包括硅烷偶联剂，且所述硅烷偶联剂包括γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、n-β(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷中的至少一种，且所述多孔碳粉末与所述活化溶液中溶解的硅烷偶联剂的质量比为1：(3-5)。

4、可选地，将所述改性多孔碳粉末与溶解有氯铂酸、氯钯酸的混合溶液搅拌混合制得混合分散液后，所述混合分散液中所述改性多孔碳粉末、所述氯铂酸、所述氯钯酸的质量比为1：(0.1-0.2)：(0.1-0.2)。

5、可选地，向所述混合分散液投入还原剂与稳定剂搅拌溶解的过程中，所述稳定剂包括聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、乙酰丙酮中的至少一种，所述还原剂包括硼氢化钠、抗坏血酸、葡萄糖中的至少一种。

6、可选地，向所述混合分散液投入还原剂与稳定剂搅拌溶解后，所述还原剂的浓度为3-8g/ml，所述稳定剂的浓度为1-3g/ml。

7、可选地，所述多孔碳粉末的制备方法包括以下步骤：将生物质碳源在非氧化性气体下高温热处理碳化后研磨制得初级碳材料，将所述初级碳材料在碳源气体下进行气相沉积后制得多孔碳粉末；所述生物质碳源包括秸秆、竹子、柑橘皮、柚子皮、稻壳中的至少一种，所述碳源气体包括甲烷、乙烷、丙烷、乙炔、乙烯中的至少一种。

8、可选地，所述催化助剂为氧化钌。

9、第二方面，本发明提供的一种储氢材料的制备方法，包括以下步骤：在惰性气氛和/或氮气气氛下，将主催化剂、催化助剂与mgh2，在球料比为200-300、球磨转速100-200rpm下，正反转间歇球磨4-5h后制得储氢材料。

10、第三方面，本发明提供的一种储氢材料的储氢方法，包括以下步骤：将释放氢气后的储氢材料放置在氢气压力2-3mpa、300-350℃的环境中进行储氢。

11、第四方面，本发明提供的一种储氢材料的放氢方法，包括以下步骤：将储氢材料升温至110-120℃后刚开始放氢，且当储氢材料升温至170-180℃后释放6.8-6.9wt％的氢气。

技术特征：

1.一种储氢材料，其特征在于，以重量百分比计包括以下组分：3-5％的主催化剂、1-2％的催化助剂和余量的mgh2；所述主催化剂包括多孔碳及吸附在所述多孔碳表面的pt、pd活性组分，且所述主催化剂的制备方法包括以下步骤：将多孔碳粉末投入活化溶液中搅拌浸没后制得改性多孔碳粉末，将所述改性多孔碳粉末与溶解有氯铂酸、氯钯酸的混合溶液搅拌混合制得混合分散液，向所述混合分散液投入还原剂与稳定剂搅拌溶解后静置沉淀，分离并洗涤沉淀后烘干制得主催化剂。

2.根据权利要求1所述的储氢材料，其特征在于，将多孔碳粉末投入活化溶液中搅拌浸没时，所述活化溶液的溶质包括硅烷偶联剂，且所述硅烷偶联剂包括γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、n-β(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷中的至少一种，且所述多孔碳粉末与所述活化溶液中溶解的硅烷偶联剂的质量比为1：(3-5)。

3.根据权利要求1所述的储氢材料，其特征在于，将所述改性多孔碳粉末与溶解有氯铂酸、氯钯酸的混合溶液搅拌混合制得混合分散液后，所述混合分散液中所述改性多孔碳粉末、所述氯铂酸、所述氯钯酸的质量比为1：(0.1-0.2)：(0.1-0.2)。

4.根据权利要求1所述的储氢材料，其特征在于，向所述混合分散液投入还原剂与稳定剂搅拌溶解的过程中，所述稳定剂包括聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、乙酰丙酮中的至少一种，所述还原剂包括硼氢化钠、抗坏血酸、葡萄糖中的至少一种。

5.根据权利要求4所述的储氢材料，其特征在于，向所述混合分散液投入还原剂与稳定剂搅拌溶解后，所述还原剂的浓度为3-8g/ml，所述稳定剂的浓度为1-3g/ml。

6.根据权利要求1所述的储氢材料，其特征在于，所述多孔碳粉末的制备方法包括以下步骤：将生物质碳源在非氧化性气体下高温热处理碳化后研磨制得初级碳材料，将所述初级碳材料在碳源气体下进行气相沉积后制得多孔碳粉末；所述生物质碳源包括秸秆、竹子、柑橘皮、柚子皮、稻壳中的至少一种，所述碳源气体包括甲烷、乙烷、丙烷、乙炔、乙烯中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的储氢材料，其特征在于，所述催化助剂为氧化钌。

8.一种如权利要求1至7任一项储氢材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：在惰性气氛和/或氮气气氛下，将主催化剂、催化助剂与mgh2，在球料比为200-300、球磨转速100-200rpm下，正反转间歇球磨4-5h后制得储氢材料。

9.一种如权利要求1至7任一项所述储氢材料的储氢方法，其特征在于，包括以下步骤：将释放氢气后的储氢材料放置在氢气压力2-3mpa、300-350℃的环境中进行储氢。

10.一种如权利要求1至7任一项所述储氢材料的放氢方法，其特征在于，包括以下步骤：将储氢材料升温至110-120℃后刚开始放氢，且当储氢材料升温至170-180℃后释放6.8-6.9wt％的氢气。

技术总结本发明提供了一种储氢材料及其储放氢方法，涉及储氢材料的技术领域。本发明提供的储氢材料以重量百分比计包括以下组分：3‑5％的主催化剂、1‑2％的催化助剂和余量的MgH2；所述主催化剂包括多孔碳及吸附在所述多孔碳表面的Pt、Pd活性组分，且所述主催化剂的制备方法包括以下步骤：将多孔碳粉末投入活化溶液中搅拌浸没后制得改性多孔碳粉末，将所述改性多孔碳粉末与溶解有氯铂酸、氯钯酸的混合溶液搅拌混合制得混合分散液，向所述混合分散液投入还原剂与稳定剂搅拌溶解后静置沉淀，分离并洗涤沉淀后烘干制得主催化剂。本发明提供的储氢材料能够促进镁基储氢材料的吸放氢性能，并且大幅度降低了镁基储氢材料MgH2的放氢温度。技术研发人员：何建忠,王振中受保护的技术使用者：上海天阳钢管有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/5