氢氧化物复合MgH2储氢材料的制备方法

本发明属于镁基储氢材料制备方法领域，具体涉及一种氢氧化物复合mgh2储氢材料及其制备方法。

背景技术：

1、高性能储氢材料的发现、开发和改性是未来发展固态储氢和氢能源利用的关键。众多的固态储氢材料中，镁单质的理论储氢量可以达到7.6wt％，并且镁在自然环境中储量丰富，还具有成本低和密度小等优点。虽然镁基储氢材料相比其它储氢材料具有众多优势，但仍然存在几个关键问题需要解决。mgh2难以实际应用的原因,主要还是因为其存在两个缺陷:第一个是生成mgh2的反应焓达到-74 kj/mol h2,这么高的生成焓导致其热力学非常稳定,使其在标准大气压下放氢温度偏高，起始脱氢温度高达289 ℃以上；另外一个就是,mgh2的吸放氢动力学性能十分缓慢。其导致的原因可能有:① mg金属的表面容易与氧发生反应,从而生成一层氧化膜,阻碍了氢气与mg发生反应;② 氢在mg金属和mgh2中扩散较为缓慢。因此,如何改善其缓慢的动力学性能和稳定的热力学性能一直是全世界研究者关注的焦点。开发新型高效的镁基储氢材料催化剂具有重要的经济和实用意义。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了解决现有技术中制备镁基储氢材料吸放氢动力学性能差、初始放氢温度高的问题，而提供一种氢氧化物复合mgh2储氢材料的制备方法。

2、为解决上述技术问题，本发明是这样实现的：

3、氢氧化物复合mgh2储氢材料的制备方法，包括以下步骤：

4、步骤1、将硫酸盐加入到去离子水中，室温下搅拌至完全溶解，并在搅拌条件下将尿素加入到该溶液中，直至完全溶解过后停止搅拌，得透明溶液a；

5、步骤2、将步骤1所得溶液a加入到反应釜的内胆中，密闭，置于干燥箱中加热，保温后取出；

6、步骤3、将步骤3所述反应釜置于空气中自然冷却到室温，分别用去离子水和无水乙醇反复清洗，烘干，研磨，得到氢氧化物粉末；

7、步骤4、在充满高纯氩气的手套箱中，将步骤3所得氢氧化物粉末与mgh2装入球磨罐中球磨，分离粉末，即得目的产物氢氧化物复合mgh2储氢材料。

8、进一步地，步骤1中，金属离子与尿素的摩尔比1：5，金属离子与尿素浓度分别为0.016875mol/l和0.084375mol/l。

9、进一步地，步骤1中，将0.7126g六水合硫酸镍加入到160ml去离子水中，室温下搅拌至完全溶解，并在搅拌条件下将0.8113g尿素加入到该溶液中，搅拌10min直至完全溶解过后停止搅拌，得透明溶液a。

10、进一步地，步骤2中，将步骤1所得溶液a倒入反应釜的内胆中，约占内胆的1/2～2/3，密闭，置于干燥箱中加热至170℃左右，保温18h后取出。

11、进一步地，步骤3中将反应釜置于空气中自然冷却到室温，先用离子水反复清洗2～3次再用无水乙醇反复清洗2～3次，于80℃烘箱中烘干12h，得到氢氧化镍粉末。

12、进一步地，步骤3中，所述氢氧化物粉末为氢氧化镍粉末或氢氧化钴粉末；步骤4中，以制备5g镁基复合材料为基准，氢氧化物粉末按照2～10wt%配比进行掺杂，将氢氧化物粉末与mgh2装入球磨罐中。

13、进一步地，步骤4中，在球磨罐中装入150g不锈钢球，球料比30:1，套上o型圈后密封。

14、进一步地，步骤4中，套上o型圈后密封，取出球磨罐，往球磨罐内充入0.2mpa的高纯氩气。

15、进一步地，步骤4中，球磨条件：球磨机转速为450r/min，球磨10h。

16、进一步地，步骤4中，采用正反转交替运行方式运行30min，间隔10min进行球磨；球磨运行结束后，在手套箱中分离出不锈钢球和粉末。

17、本发明工艺简单，操作方便，成本低廉，测试效果明显。本发明通过掺杂氢氧化物分别按不同种类以及不同配比与mgh2进行球磨，对制得的新型镁基储氢材料进行不同温度下吸放氢性能比较研究，发现在球磨以后两种氢氧化物均可以不同程度的提高mgh2的吸放氢速率，掺杂氢氧化镍、氢氧化钴的材料均在5%配比的条件下吸放氢性能更好，在掺杂5%配比的同种温度不同氢氧化物条件下，掺杂氢氧化镍的吸放氢性能最佳，200℃时30s就可以达到6.40wt%的吸氢量，20min内可以达到6.06wt%的放氢量，而纯mgh2在相同条件下几乎未吸放氢。

18、然后又做了掺杂5%氢氧化镍不同温度的吸放氢测试，发现在50min时125℃就可以达到吸氢接近饱和，300℃就可以达到放氢接近完全,吸放氢活化能均有所降低。最后做了放氢测试，发现掺杂5%的氢氧化镍的mgh2将初始放氢温度从295℃降到255℃，初始放氢温度降低了40℃。

19、通过以上数据对比，说明5wt%ni(oh)2为最佳掺杂量，发现在50min时125℃就可以达到吸氢接近饱和，300℃就可以达到放氢接近完全，降低了40℃的初始放氢温度。

技术特征：

1.氢氧化物复合mgh2储氢材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述氢氧化物复合mgh2储氢材料的制备方法，其特征在于：步骤1中，金属离子与尿素的摩尔比1：5，金属离子与尿素浓度分别为0.016875mol/l和0.084375mol/l。

3.根据权利要求2所述氢氧化物复合mgh2储氢材料的制备方法，其特征在于：步骤1中，将0.7126g六水合硫酸镍加入到160ml去离子水中，室温下搅拌至完全溶解，并在搅拌条件下将0.8113g尿素加入到该溶液中，搅拌10min直至完全溶解过后停止搅拌，得透明溶液a。

4.根据权利要求3所述氢氧化物复合mgh2储氢材料的制备方法，其特征在于：步骤2中，将步骤1所得溶液a倒入反应釜的内胆中，约占内胆的1/2～2/3，密闭，置于干燥箱中加热至170℃左右，保温18h后取出。

5.根据权利要求4所述氢氧化物复合mgh2储氢材料的制备方法，其特征在于：步骤3中将反应釜置于空气中自然冷却到室温，先用离子水反复清洗2～3次再用无水乙醇反复清洗2～3次，于80℃烘箱中烘干12h，得到氢氧化镍粉末。

6.根据权利要求2所述氢氧化物复合mgh2储氢材料的制备方法，其特征在于：步骤3中，所述氢氧化物粉末为氢氧化镍粉末或氢氧化钴粉末；步骤4中，以制备5g镁基复合材料为基准，氢氧化物粉末按照2～10wt%配比进行掺杂，将氢氧化物粉末与mgh2装入球磨罐中。

7.根据权利要求6所述氢氧化物复合mgh2储氢材料的制备方法，其特征在于：步骤4中，在球磨罐中装入150g不锈钢球，球料比30:1，套上o型圈后密封。

8.根据权利要求7所述氢氧化物复合mgh2储氢材料的制备方法，其特征在于：步骤4中，套上o型圈后密封，取出球磨罐，往球磨罐内充入0.2mpa的高纯氩气。

9.根据权利要求8所述氢氧化物复合mgh2储氢材料的制备方法，其特征在于：步骤4中，球磨条件：球磨机转速为450r/min，球磨10h。

10.根据权利要求1～9任一所述氢氧化物复合mgh2储氢材料的制备方法，其特征在于：步骤4中，采用正反转交替运行方式运行30min，间隔10min进行球磨；球磨运行结束后，在手套箱中分离出不锈钢球和粉末。

技术总结本发明涉及储氢材料制备领域，尤其涉及一种氢氧化物复合MgH<subgt;2</subgt;储氢材料及其制备方法，以硫酸镍为原料，尿素作为矿化剂，用去离子水溶解原料和矿化剂，制备氢氧化镍溶液，再将氢氧化镍溶液倒入反应釜的内胆中密闭，置于干燥箱中加热并保温后取出。将反应釜置于空气中自然冷却到室温，分别用去离子水和无水乙醇反复清洗后，在烘箱中烘干得到氢氧化镍产物。再将所得氢氧化镍产物和氢氧化钴分别与MgH<subgt;2</subgt;混合装入球磨罐中球磨，即得到不同氢氧化物复合MgH<subgt;2</subgt;储氢材料。通过探究掺杂不同含量氢氧化物以及不同温度的储氢性能，本发明材料制备成本低，可改善MgH<subgt;2</subgt;吸放氢速率，降低初始放氢温度。技术研发人员：姜伟,刘飞扬,司楠受保护的技术使用者：沈阳工业大学技术研发日：技术公布日：2024/6/18