一種Mg₂NiH₄儲(chǔ)氫材料及其制備方法與應(yīng)用的制作方法

專(zhuān)利名稱(chēng)：一種Mg₂NiH₄儲(chǔ)氫材料及其制備方法與應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種Mg2NiH4儲(chǔ)氫材料及其制備方法與應(yīng)用。
背景技術(shù)：
氫能作為一種不依賴(lài)化石燃料、儲(chǔ)量豐富、清潔無(wú)污染的新能源，引起人們廣泛的關(guān)注。由于氫氣存在易燃、易爆、易擴(kuò)散等問(wèn)題，儲(chǔ)氫技術(shù)已成為制約氫能經(jīng)濟(jì)發(fā)展的瓶頸。因此，發(fā)展高能量密度、高效率和安全的儲(chǔ)氫技術(shù)是必須解決的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。金屬氫化物儲(chǔ)氫具有儲(chǔ)氫體積密度大、安全性好的優(yōu)勢(shì)，操作也比較容易，運(yùn)行成本較低，使用安全。其中Mg2NiH4儲(chǔ)氫材料以?xún)?chǔ)氫容量大、密度小、資源豐富、價(jià)格低廉和對(duì)環(huán)境負(fù)荷小等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是最有發(fā)展前途的儲(chǔ)氫材料。目前儲(chǔ)氫材料的制備方法有熔煉合金化法、置換擴(kuò)散法、機(jī)械合金化法、氫化燃燒 法等。但是這些方法存在純度不高、耗能、耗時(shí)、效率低，制備出的鎂基儲(chǔ)氫材料活性差、吸放氫溫度很高，速度也較慢或適用范圍較窄等問(wèn)題，于是人們運(yùn)用多種處理手段，如包覆、球磨、NH4F浸泡等方法對(duì)材料表面進(jìn)行處理，以期提高材料的性能，但使得生產(chǎn)材料工序復(fù)雜化，增加了材料成本。因此，探索一種新型的球磨技術(shù)，使其能耗低、效率高、污染少，成為了儲(chǔ)氫材料工業(yè)生產(chǎn)化的關(guān)鍵問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的首要目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，提供一種Mg2NiH4儲(chǔ)氫材料的制備方法。本發(fā)明的另一目的在于提供上述制備方法制備得到的Mg2NiH4儲(chǔ)氫材料。本發(fā)明的再一目的在于提供所述的Mg2NiH4儲(chǔ)氫材料的應(yīng)用。本發(fā)明的目的通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)一種Mg2NiH4儲(chǔ)氫材料的制備方法，包括以下步驟(I)將Mg粉與Ni粉混合均勻，得到混合粉；(2)將球與步驟(I)中的混合粉按球粉比5:1 20:1裝樣進(jìn)球磨罐中，滴入酒精；(3)將步驟(2)中裝好樣的球磨罐密封，經(jīng)過(guò)氫氣的洗氣后通入球磨氣氛；(4)將步驟(3)中的球磨罐固定在介質(zhì)阻擋放電等離子體輔助球磨機(jī)上進(jìn)行球磨，得到過(guò)渡產(chǎn)物MgH2+Mg+Ni ；(5)將步驟(4)中的過(guò)渡產(chǎn)物MgH2+Mg+Ni氫化，得到Mg2NiH4儲(chǔ)氫材料；步驟(I)中所述的Mg粉優(yōu)選為200目的Mg粉，所述的Ni粉優(yōu)選為200目的Ni粉；所述的Mg粉與Ni粉的摩爾比優(yōu)選為2:1;步驟(2)中所述的球優(yōu)選為不銹鋼球；所述的不銹鋼球優(yōu)選為直徑10_的大球和直徑6_的小球的混合，按以下方法配置大球和小球按質(zhì)量比O. 67 O. 82進(jìn)行配置；所述的球粉比為球的質(zhì)量與混合粉的質(zhì)量的比；所述的裝樣優(yōu)選在手套箱中進(jìn)行；所述的酒精的質(zhì)量?jī)?yōu)選為混合粉的質(zhì)量的O. 5% 2%,酒精作為助磨劑使用；步驟(3)中所述的球磨氣氛的壓力優(yōu)選為O. 05MPa O. 5Mpa ；所述的洗氣的次數(shù)優(yōu)選為3次；所述的球磨氣氛優(yōu)選為氫氣；步驟(4)中所述的球磨的電流優(yōu)選為O. 5A I. 5A ;所述的球磨時(shí)間優(yōu)選為O. 5 6小時(shí)；步驟(5)中所述的氫化的條件優(yōu)選為在15atm、200 260°C，氫化13 24min ；優(yōu)選的，一種Mg2NiH4儲(chǔ)氫材料的制備方法，包括以下步驟 (I)將Mg2Ni塊體破碎后過(guò)篩，得到Mg2Ni粉體；(2)將球與步驟(I)中的Mg2Ni粉體按球粉比5:1 20:1裝樣進(jìn)球磨罐中，滴入酒精；·
(3)將步驟(2)中裝好樣的球磨罐密封，經(jīng)過(guò)氫氣的洗氣后通入球磨氣氛；(4)將步驟(3)中的球磨罐固定在介質(zhì)阻擋放電等離子體輔助球磨機(jī)上進(jìn)行球磨，得到過(guò)渡產(chǎn)物Mg2NiHa3;(5)將步驟(4)中的過(guò)渡產(chǎn)物Mg2NiHa3氫化，得到Mg2NiH4儲(chǔ)氫材料；步驟(I)中所述的Mg2Ni塊體優(yōu)選采用以下方法進(jìn)行熔煉取純度為99%的鎂塊和鎳塊，刷去表面的氧化層后洗凈、干燥，將摩爾比為2:1的鎂塊和鎳塊置于真空感應(yīng)爐的石墨坩鍋內(nèi)，蓋好爐蓋，抽真空至真空度為10_2Pa，充入氬(Ar)氣至氣壓達(dá)到O. 05Mpa，調(diào)節(jié)功率為15kw、溫度為1000°C，使金屬熔化，保溫并充分?jǐn)嚢?0分鐘；采用水冷錠?；蛩У姆椒ㄟM(jìn)行冷卻，得到Mg2Ni塊體；所述的過(guò)篩優(yōu)選過(guò)200目的篩；步驟(2)中所述的Mg2Ni粉體中的Mg或Ni在熔煉過(guò)程中有損失時(shí)，添加Mg粉或Ni粉以使Mg與Ni的摩爾比為2:1 ;所述的球優(yōu)選為不銹鋼球；所述的不銹鋼球優(yōu)選為直徑10_的大球和直徑6_的小球的混合，按以下方法配置大球和小球按質(zhì)量比O. 67 O. 82進(jìn)行配置；所述的球粉比為球的質(zhì)量與Mg2Ni粉體的質(zhì)量的比；所述的裝樣優(yōu)選在手套箱中進(jìn)行；所述的酒精的質(zhì)量?jī)?yōu)選為Mg2Ni粉體的質(zhì)量的O. 5% 2%,酒精作為助磨劑使用；步驟(3)中所述的球磨氣氛的壓力優(yōu)選為O. 05MPa O. 5Mpa ；
所述的洗氣的次數(shù)優(yōu)選為3次；所述的球磨氣氛優(yōu)選為氫氣；步驟(4)中所述的球磨的電流優(yōu) 選為O. 5A I. 5A ;所述的球磨時(shí)間優(yōu)選為O. 5 6小時(shí)；步驟(5)中所述的氫化的條件優(yōu)選為在15atm、150 210°C氫化5 20min ；一種Mg2NiH4儲(chǔ)氫材料，通過(guò)上述制備方法制備得到；所述的Mg2NiH4儲(chǔ)氫材料可應(yīng)用于燃料電池、氫氣的分離和熱泵等技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明的機(jī)理為本發(fā)明采用外場(chǎng)輔助的新型高能球磨技術(shù)-介質(zhì)阻擋放電等離子體(Dielectric Barrier Discharge Plasma,簡(jiǎn)稱(chēng)DBDP)輔助球磨,利用電場(chǎng)與機(jī)械振動(dòng)的雙重能量協(xié)同作用，在氫氣的球磨氣氛下進(jìn)行球磨，達(dá)到加速球磨時(shí)間、減少污染的效果。DBDP輔助球磨是將有固體絕緣介質(zhì)覆蓋在一端的電極插入放電空間，通入高壓后使其中的氣氛發(fā)生電離產(chǎn)生等離子體并作用在粉體上的一種球磨方式。其作用機(jī)制主要有等離子體熱爆效應(yīng)和高能電子沖擊效應(yīng)。熱爆效應(yīng)指的是等離子體轟擊球磨粉體將能量以熱能的形式傳遞給球磨粉體，使球磨粉體局部瞬間高溫而產(chǎn)生熱爆。電子沖擊效應(yīng)是指在電極兩端通入高壓時(shí)，會(huì)在兩電極間形成細(xì)微的放電通道，高能粒子通過(guò)這些放電通道作用在粉末粒子上，使粒子的微小區(qū)域承受很高的電子沖擊，引起應(yīng)力集中而破碎，從而激發(fā)材料表面與界面的原子運(yùn)動(dòng)或擴(kuò)散。這兩種效應(yīng)的協(xié)同作用對(duì)粉體細(xì)化具有顯著的作用。此夕卜，通入氫氣作為球磨氣氛，可以達(dá)到減少球磨過(guò)程中的氧化和污染問(wèn)題，并可以增加球磨過(guò)程中罐體內(nèi)的能量密度，使得在單位體積中產(chǎn)生更多的等離子體轟擊在粉體上，加速球磨時(shí)間，提高球磨效率。本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的優(yōu)點(diǎn)及效果(I)本發(fā)明采用外場(chǎng)輔助的新型高能球磨技術(shù)-介質(zhì)阻擋放電等離子體輔助球磨，利用電場(chǎng)與機(jī)械振動(dòng)的雙重能量協(xié)同作用，在氫氣的球磨氣氛下進(jìn)行球磨，達(dá)到縮短球磨時(shí)間、減少污染的效果，顯著提高球磨效率，比傳統(tǒng)球磨方式縮短幾倍甚至幾十倍的時(shí)間，并且有效地減少氧化和污染問(wèn)題，使得儲(chǔ)氫材料制備工藝工業(yè)化的成本降低。(2)本發(fā)明通過(guò)介質(zhì)阻擋放電等離子體加氫輔助球磨后得到的粉體，與傳統(tǒng)球磨方式相比，能在較低溫度和極短的時(shí)間內(nèi)吸氫完全，動(dòng)力學(xué)顯著提高，達(dá)到其他球磨方式無(wú)法達(dá)到的效果。(3)本發(fā)明經(jīng)過(guò)介質(zhì)阻擋放電等離子體輔助球磨后的粉體的顆粒尺寸比使用傳統(tǒng)的球磨方式球磨后的顆粒尺寸小，儲(chǔ)氫性能高。(4)本發(fā)明提供的制備方法成分調(diào)整方便，可以制備得到高純度的Mg2NiH4儲(chǔ)氫材料。


圖I是實(shí)施例6球磨前Mg2Ni、球磨后Mg2NiHtl. 3以及氫化后Mg2NiH4的XRD衍射圖，其中(a)為球磨前Mg2Ni的XRD衍射圖；(b)為球磨后Mg2NiHa3的XRD衍射圖；(c)為氫化后Mg2NiH4的XRD衍射圖； 代表Mg2Ni,秦代表Mg2NiHa3,#代表Mg2NiH4。
圖2是實(shí)施例16球磨后過(guò)渡產(chǎn)物MgH2+Mg+Ni以及氫化后Mg2NiH4的XRD衍射圖，其中(a)為球磨后過(guò)渡產(chǎn)物MgH2+Mg+Ni的XRD衍射圖；(b)為氫化后Mg2NiH4的XRD衍射圖；Φ■代表Mg, 代表Ni,#代表MgH2, *代表Mg2NiH4。圖3是實(shí)施例6、實(shí)施例5和實(shí)施例7的Mg2NiH4儲(chǔ)氫材料的吸氫動(dòng)力學(xué)圖，其中Ca)為實(shí)施例6的Mg2NiH4儲(chǔ)氫材料的吸氫動(dòng)力學(xué)圖；(b)為實(shí)施例5的Mg2NiH4儲(chǔ)氫材料的吸氫動(dòng)力學(xué)圖；(c)為實(shí)施例7的Mg2NiH4儲(chǔ)氫材料的吸氫動(dòng)力學(xué)圖。圖4是實(shí)施例18、實(shí)施例16和實(shí)施例19的Mg2NiH4儲(chǔ)氫材料的吸氫動(dòng)力學(xué)圖，其中(a)為實(shí)施例18的Mg2NiH4儲(chǔ)氫材料的吸氫動(dòng)力學(xué)圖；(b)為實(shí)施例16的Mg2NiH4儲(chǔ)氫材料的吸氫動(dòng)力學(xué)圖；(c)為實(shí)施例19的Mg2NiH4儲(chǔ)氫材料的吸氫動(dòng)力學(xué)圖。圖5是本發(fā)明制備的Mg2NiH4的吸氫動(dòng)力學(xué)以及傳統(tǒng)熔煉方法制備的Mg2NiH4的吸氫動(dòng)力學(xué)對(duì)比圖，其中(a)為傳統(tǒng)熔煉法制備的Mg2NiH4儲(chǔ)氫材料在150°C的吸氫動(dòng)力學(xué) 圖；(b)為實(shí)施例6的Mg2NiH4儲(chǔ)氫材料在150°C的吸氫動(dòng)力學(xué)圖；(c)為傳統(tǒng)熔煉法制備的Mg2NiH4儲(chǔ)氫材料在170°C的吸氫動(dòng)力學(xué)圖；(d)為實(shí)施例5的Mg2NiH4儲(chǔ)氫材料在170°C的吸氫動(dòng)力學(xué)圖；(e)為傳統(tǒng)熔煉法制備的Mg2NiH4儲(chǔ)氫材料在200°C的吸氫動(dòng)力學(xué)圖；(f)為實(shí)施例7的Mg2NiH4儲(chǔ)氫材料在200°C的吸氫動(dòng)力學(xué)圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例與附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。實(shí)施例IMg2Ni塊體的熔煉取純度為99%的鎂塊和鎳塊，刷去表面的氧化層后洗凈、干燥，稱(chēng)取金屬鎳1761g、金屬鎂1531g置于真空感應(yīng)爐的石墨坩鍋內(nèi)，蓋好爐蓋，抽真空至真空度10_2Pa，充入氬氣至氣壓達(dá)到O. 05Mpa，調(diào)節(jié)功率為15kw、溫度1000° C，使金屬熔化，保溫并充分?jǐn)嚢?0分鐘；將熔融的金屬熔液注入水冷錠模，待冷卻后出爐，得到Mg2Ni塊體；
(I)將Mg2Ni塊體破碎后過(guò)200目篩，得到Mg2Ni粉體；(2)將不銹鋼球(直徑10mm、4. 08g/個(gè)的大球5個(gè)，直徑6mm、0. 86g/個(gè)的小球35個(gè))50g與步驟(I)中的Mg2Ni粉體IOg (球粉比為5:1)裝樣(在手套箱中裝樣。)進(jìn)球磨罐中，滴入O. 05g酒精；(3)將步驟(2)中裝好樣的球磨罐密封后出倉(cāng)，經(jīng)過(guò)氫氣的3次洗氣后通入氫氣作為球磨氣氛，氫氣壓力O. IMPa ；(4)將步驟(3)中的球磨罐固定在介質(zhì)阻擋放電等離子體輔助球磨機(jī)(專(zhuān)利號(hào)為ZL 200520056595. 9,下同。)上，接通等尚子體電源與振動(dòng)電機(jī)的電源，設(shè)置等尚子體電源的電壓為15KV，電流為I. 5A，放電頻率60KHz，啟動(dòng)振動(dòng)電機(jī)進(jìn)行球磨2小時(shí)，得到過(guò)渡產(chǎn)物Mg2NiH0.3 ；(5)將步驟(4)中的過(guò)渡產(chǎn)物Mg2NiHa3在210°C、15atm的氫壓下氫化13min，得到Mg2NiM儲(chǔ)氫材料。實(shí)施例2Mg2Ni塊體的熔煉取純度為99%的鎂塊和鎳塊，刷去表面的氧化層后洗凈、干燥，稱(chēng)取金屬鎳1761g、金屬鎂1531g置于真空感應(yīng)爐的石墨坩鍋內(nèi)，蓋好爐蓋，抽真空至真空度10_2Pa，充入氬氣至氣壓達(dá)到O. 05Mpa，調(diào)節(jié)功率為15kw、溫度1000°C，使金屬熔化，保溫并充分?jǐn)嚢?0分鐘；將熔融的金屬熔液用甩帶的方法冷卻，得到Mg2Ni塊體；(I)將Mg2Ni塊體破碎后過(guò)200目篩，得到Mg2Ni粉體；(2)將不銹鋼球(直徑10mm、4. 08g/個(gè)的大球11個(gè)，直徑6mm、0. 86g/個(gè)的小球64個(gè))IOOg與步驟(I)中的Mg2Ni粉體IOg (球粉比為10:1)裝樣(在手套箱中裝樣。)進(jìn)球磨罐中，滴入O. Ig酒精；(3)將步驟(2)中裝好樣的球磨罐密封后出倉(cāng)，經(jīng)過(guò)氫氣的3次洗氣后通入氫氣作為球磨氣氛，氫氣壓力O. IMPa ；(4)將步驟(3)中的球磨罐固定在介質(zhì)阻擋放電等離子體輔助球磨機(jī)上，接通等離子體電源與振動(dòng)電機(jī)的電源，設(shè)置等離子體電源的電壓為15KV，電流為I. 5A，放 電頻率60KHz，啟動(dòng)振動(dòng)電機(jī)進(jìn)行球磨O. 5小時(shí)，得到過(guò)渡產(chǎn)物Mg2NiHa3 ；(5)將步驟(4)中的過(guò)渡產(chǎn)物Mg2NiHa3在200°C、15atm的氫壓下氫化15min，得到Mg2NiH4儲(chǔ)氫材料。實(shí)施例3Mg2Ni塊體的熔煉參照實(shí)施例I ;(I)將Mg2Ni塊體破碎后過(guò)200目篩，得到Mg2Ni粉體；(2)將不銹鋼球(直徑10mm、4. 08g/個(gè)的大球16個(gè)，直徑6mm、0. 86g/個(gè)的小球98個(gè))150g與步驟(I)中的Mg2Ni粉體IOg (球粉比為15:1)裝樣(在手套箱中裝樣。)進(jìn)球磨罐中，滴入O. Ig酒精；(3)將步驟(2)中裝好樣的球磨罐密封后出倉(cāng)，經(jīng)過(guò)氫氣的3次洗氣后通入氫氣作為球磨氣氛，氫氣壓力O. IMPa ；(4)將步驟(3)中的球磨罐固定在介質(zhì)阻擋放電等離子體輔助球磨機(jī)上，接通等離子體電源與振動(dòng)電機(jī)的電源，設(shè)置等離子體電源的電壓為15KV，電流為O. 5A，放電頻率60KHz，啟動(dòng)振動(dòng)電機(jī)進(jìn)行球磨2小時(shí)，得到過(guò)渡產(chǎn)物Mg2NiHa3 ；(5)將步驟(4)中的過(guò)渡產(chǎn)物Mg2NiHa3在180°C、15atm的氫壓下氫化lOmin，得到Mg2NiH4儲(chǔ)氫材料。實(shí)施例4Mg2Ni塊體的熔煉參照實(shí)施例2 ；(I)將Mg2Ni塊體破碎后過(guò)200目篩，得到Mg2Ni粉體；(2)將不銹鋼球(直徑10mm、4. 08g/個(gè)的大球16個(gè)，直徑6mm、0. 86g/個(gè)的小球98個(gè))150g與步驟(I)中的Mg2Ni粉體IOg (球粉比為15:1)裝樣(在手套箱中裝樣。)進(jìn)球磨罐中，滴入O. Ig酒精；(3)將步驟(2)中裝好樣的球磨罐密封后出倉(cāng)，經(jīng)過(guò)氫氣的3次洗氣后通入氫氣作為球磨氣氛，氫氣壓力O. 05MPa ；(4)將步驟(3)中的球磨罐固定在介質(zhì)阻擋放電等離子體輔助球磨機(jī)上，接通等離子體電源與振動(dòng)電機(jī)的電源，設(shè)置等離子體電源的電壓為15KV，電流為O. 8A，放電頻率60KHz，啟動(dòng)振動(dòng)電機(jī)進(jìn)行球磨6小時(shí)，得到過(guò)渡產(chǎn)物Mg2NiHa3 ；(5)將步驟(4)中的過(guò)渡產(chǎn)物Mg2NiHtl.3在180°C、15atm的氫壓下氫化7min，得到Mg2NiH4儲(chǔ)氫材料。
實(shí)施例5Mg2Ni塊體的熔煉參照實(shí)施例I ;(I)將Mg2Ni塊體破碎后過(guò)200目篩，得到Mg2Ni粉體；(2)將不銹鋼球(直徑10mm、4. 08g/個(gè)的大球22個(gè)，直徑6mm、0. 86g/個(gè)的小球128個(gè))200g與步驟(I)中的Mg2Ni粉體IOg (球粉比為20:1)裝樣(在手套箱中裝樣。)進(jìn)球磨罐中，滴入O. 2g酒精；(3)將步驟(2)中裝好樣的球磨罐密封后出倉(cāng)，經(jīng)過(guò)氫氣的3次洗氣后通入氫氣作為球磨氣氛，氫氣壓力O. 4MPa ；(4)將步驟(3)中的球磨罐固定在介質(zhì)阻擋放電等離子體輔助球磨機(jī)上，接通等離子體電源與振動(dòng)電機(jī)的電源，設(shè)置等離子體電源的電壓為15KV，電流為O. 5A，放電頻率 60KHz，啟動(dòng)振動(dòng)電機(jī)進(jìn)行球磨2小時(shí)，得到過(guò)渡產(chǎn)物Mg2NiHa3 ；(5)將步驟(4)中的過(guò)渡產(chǎn)物Mg2NiHa3在170°C、15atm的氫壓下氫化9min，得到Mg2NiH4儲(chǔ)氫材料。實(shí)施例6Mg2Ni塊體的熔煉參照實(shí)施例I ;(I)將Mg2Ni塊體破碎后過(guò)200目篩，得到Mg2Ni粉體；(2)將不銹鋼球(直徑10mm、4. 08g/個(gè)的大球22個(gè)，直徑6mm、0. 86g/個(gè)的小球128個(gè))200g與步驟(I)中的Mg2Ni粉體IOg (球粉比為1:20)裝樣(在手套箱中裝樣。)進(jìn)球磨罐中，滴入O. 2g酒精；(3)將步驟(2)中裝好樣的球磨罐密封后出倉(cāng)，經(jīng)過(guò)氫氣的3次洗氣后通入氫氣作為球磨氣氛，氫氣壓力O. 5MPa ；(4)將步驟(3)中的球磨罐固定在介質(zhì)阻擋放電等離子體輔助球磨機(jī)上，接通等離子體電源與振動(dòng)電機(jī)的電源，設(shè)置等離子體電源的電壓為15KV，電流為O. 5A，放電頻率60KHz，啟動(dòng)振動(dòng)電機(jī)進(jìn)行球磨6小時(shí)，得到過(guò)渡產(chǎn)物Mg2NiHa3 ；(5)將步驟(4)中的過(guò)渡產(chǎn)物Mg2NiHa3在150°C、15atm的氫壓下氫化20min，得到Mg2NiH4儲(chǔ)氫材料。實(shí)施例7Mg2Ni塊體的熔煉參照實(shí)施例2 ；(I)將Mg2Ni塊體破碎后過(guò)200目篩，得到Mg2Ni粉體；(2)將不銹鋼球(直徑10mm、4. 08g/個(gè)的大球22個(gè)，直徑6mm、0. 86g/個(gè)的小球128個(gè))200g與步驟(I)中的Mg2Ni粉體IOg (球粉比為20:1)裝樣(在手套箱中裝樣。)進(jìn)球磨罐中，滴入O. 2g酒精；(3)將步驟(2)中裝好樣的球磨罐密封后出倉(cāng)，經(jīng)過(guò)氫氣的3次洗氣后通入氫氣作為球磨氣氛，氫氣壓力O. 4MPa ；(4)將步驟(3)中的球磨罐固定在介質(zhì)阻擋放電等離子體輔助球磨機(jī)上，接通等離子體電源與振動(dòng)電機(jī)的電源，設(shè)置等離子體電源的電壓為15KV，電流為O. 5A，放電頻率60KHz，啟動(dòng)振動(dòng)電機(jī)進(jìn)行球磨6小時(shí)，得到過(guò)渡產(chǎn)物Mg2NiHa3 ；(5)將步驟(4)中的過(guò)渡產(chǎn)物Mg2NiHa3在200°C、15atm的氫壓下氫化5min，得到Mg2NiH4儲(chǔ)氫材料。
實(shí)施例8Mg2Ni塊體的熔煉取純度為99%的鎂塊和鎳塊，刷去表面的氧化層后洗凈、干燥，稱(chēng)取金屬鎳1761g，金屬鎂1531g置于真空感應(yīng)爐的石墨坩鍋內(nèi)，蓋好爐蓋，抽真空至真空度10_2Pa，充入氬氣至氣壓達(dá)到O. 05Mpa，調(diào)節(jié)功率為15kw、溫度1000° C，使金屬熔化，保溫并充分?jǐn)嚢?0分鐘；將熔融的金屬熔液注入水冷錠模，待冷卻后出爐，得到Mgh9Ni塊體；(I MfMgh9Ni塊體破碎后過(guò)200目篩，按照化學(xué)計(jì)量比添加Mg粉使Mg與Ni的摩爾比為2:1，得到Mg2Ni粉體；(2)將不銹鋼球(直徑10mm、4. 08g/個(gè)的大球5個(gè)，直徑6mm、0. 86g/個(gè)的小球35個(gè))50g與步驟(I)中的Mg2Ni粉體IOg (球粉比為5:1)裝樣(在手套箱中裝樣。)進(jìn)球磨罐中，滴入O. 05g酒精；(3)將步驟(2)中裝好樣的球磨罐密封后出倉(cāng)，經(jīng)過(guò)氫氣的3次洗氣后通入氫氣作為球磨氣氛，氫氣壓力O. IMPa ；(4)將步驟(3)中的球磨罐固定在介質(zhì)阻擋放電等離子體輔助球磨機(jī)上，接通等離子體電源與振動(dòng)電機(jī)的電源，設(shè)置等離子體電源的電壓為15KV，電流為I. 5A，放電頻率60KHz，啟動(dòng)振動(dòng)電機(jī)進(jìn)行球磨2小時(shí)，得到過(guò)渡產(chǎn)物Mg2NiHa3 ；(5)將步驟(4)中的過(guò)渡產(chǎn)物Mg2NiHa3在210°C、15atm的氫壓下氫化13min，得到Mg2NiH4儲(chǔ)氫材料。
實(shí)施例9Mg2Ni塊體的熔煉取純度為99%的鎂塊和鎳塊，刷去表面的氧化層后洗凈、干燥，稱(chēng)取金屬鎳1761g、金屬鎂1458g置于真空感應(yīng)爐的石墨坩鍋內(nèi)，蓋好爐蓋，抽真空至真空度10_2Pa，充入氬氣至氣壓達(dá)到O. 05Mpa，調(diào)節(jié)功率為15kw、溫度1000° C，使金屬熔化，保溫并充分?jǐn)嚢?0分鐘；將熔融的金屬熔液注入水冷錠模，待冷卻后出爐，得到Mgh9Ni塊體；(lMfMgl.9Ni塊體破碎后過(guò)200目篩，按照化學(xué)計(jì)量比添加Mg粉使Mg與Ni的摩爾比為2:1，得到Mg2Ni粉體；(2)將不銹鋼球(直徑10mm、4. 08g/個(gè)的大球11個(gè)，直徑6mm、0. 86g/個(gè)的小球64個(gè))100g與步驟(I)中的Mg2Ni粉體10g、(球粉比為10:1)裝樣(在手套箱中裝樣。)進(jìn)球磨罐中，滴入O. Ig酒精；(3)將步驟(2)中裝好樣的球磨罐密封后出倉(cāng)，經(jīng)過(guò)氫氣的3次洗氣后通入氫氣作為球磨氣氛，氫氣壓力O. IMPa ；(4)將步驟(3)中的球磨罐固定在介質(zhì)阻擋放電等離子體輔助球磨機(jī)上，接通等離子體電源與振動(dòng)電機(jī)的電源，設(shè)置等離子體電源的電壓為15KV，電流為I. 5A，放電頻率60KHz，啟動(dòng)振動(dòng)電機(jī)進(jìn)行球磨O. 5小時(shí)，得到過(guò)渡產(chǎn)物Mg2NiHa3 ；(5)將步驟(4)中的過(guò)渡產(chǎn)物Mg2NiHa3在200°C、15atm的氫壓下氫化15min，得到Mg2NiH4儲(chǔ)氫材料。實(shí)施例10Mg2Ni塊體的熔煉取純度為99%的鎂塊和鎳塊，刷去表面的氧化層后洗凈、干燥，稱(chēng)取金屬鎳1761g、金屬鎂1531g置于真空感應(yīng)爐的石墨坩鍋內(nèi)，蓋好爐蓋，抽真空至真空度10_2Pa，充入氬氣至氣壓達(dá)到O. 05Mpa，調(diào)節(jié)功率為15kw、溫度1000° C，使金屬熔化，保溫并充分?jǐn)嚢?0分鐘；將熔融的金屬熔液注入水冷錠模，待冷卻后出爐，得到Mgh9Ni塊體；
(lMfMgl.9Ni塊體破碎后過(guò)200目篩，按照化學(xué)計(jì)量比添加Mg粉使Mg與Ni的摩爾比為2:1，得到Mg2Ni粉體；(2)將不銹鋼球(直徑10mm、4. 08g/個(gè)的大球22個(gè)，直徑6mm、0. 86g/個(gè)的小球128個(gè))200g與步驟(I)中的Mg2Ni粉體IOg (球粉比為20:1)裝樣(在手套箱中裝樣。)進(jìn)球磨罐中，滴入O. 2g酒精；(3)將步驟(2)中裝好樣的球磨罐密封后出倉(cāng)，經(jīng)過(guò)氫氣的3次洗氣后通入氫氣作為球磨氣氛，氫氣壓力O. 5MPa ；(4)將步驟(3)中的球磨罐固定在介質(zhì)阻擋放電等離子體輔助球磨機(jī)上，接通等離子體電源與振動(dòng)電機(jī)的電源，設(shè)置等離子體電源的電壓為15KV，電流為O. 5A，放電頻率60KHz，啟動(dòng)振動(dòng)電機(jī)進(jìn)行球磨2小時(shí)，得到過(guò)渡產(chǎn)物Mg2NiHa3 ；(5)將步驟(4)中的過(guò)渡產(chǎn)物Mg2NiHtl.3在170°C、15atm的氫壓下氫化8min，得到 Mg2NiH4儲(chǔ)氫材料。實(shí)施例11Mg2Ni塊體的熔煉取純度為99%的鎂塊和鎳塊，刷去表面的氧化層后洗凈、干燥，稱(chēng)取金屬鎳1761g、金屬鎂1458g置于真空感應(yīng)爐的石墨坩鍋內(nèi)，蓋好爐蓋，抽真空至真空度10_2Pa，充入氬氣至氣壓達(dá)到O. 05Mpa，調(diào)節(jié)功率為15kw、溫度1000° C，使金屬熔化，保溫并充分?jǐn)嚢?0分鐘；將熔融的金屬熔液注入水冷錠模，待冷卻后出爐，得到Mgh8Ni塊體；(I MfMgh8Ni塊體破碎后過(guò)200目篩，按照化學(xué)計(jì)量比添加Mg粉使Mg與Ni的摩爾比為2:1，得到Mg2Ni粉體；(2)將不銹鋼球(直徑10mm、4. 08g/個(gè)的大球16個(gè)，直徑6mm、0. 86g/個(gè)的小球98個(gè))150g與步驟(I)中的Mg2Ni粉體IOg (球粉比為15:1)裝樣(在手套箱中裝樣。)進(jìn)球磨罐中，滴入O. Ig酒精；(3)將步驟(2)中裝好樣的球磨罐密封后出倉(cāng)，經(jīng)過(guò)氫氣的3次洗氣后通入氫氣作為球磨氣氛，氫氣壓力O. IMPa ；(4)將步驟(3)中的球磨罐固定在介質(zhì)阻擋放電等離子體輔助球磨機(jī)上，接通等離子體電源與振動(dòng)電機(jī)的電源，設(shè)置等離子體電源的電壓為15KV，電流為O. 5A，放電頻率60KHz，啟動(dòng)振動(dòng)電機(jī)進(jìn)行球磨2小時(shí)，得到過(guò)渡產(chǎn)物Mg2NiHa3 ；(5)將步驟(4)中的過(guò)渡產(chǎn)物Mg2NiHa3在180°C、15atm的氫壓下氫化lOmin，得到Mg2NiH4儲(chǔ)氫材料。實(shí)施例12Mg2Ni塊體的熔煉取純度為99%的鎂塊和鎳塊，刷去表面的氧化層后洗凈、干燥，稱(chēng)取金屬鎳1761g、金屬鎂1458g置于真空感應(yīng)爐的石墨坩鍋內(nèi)，蓋好爐蓋，抽真空至真空度10_2Pa，充入氬氣至氣壓達(dá)到O. 05Mpa，調(diào)節(jié)功率為15kw、溫度1000° C，使金屬熔化，保溫并充分?jǐn)嚢?0分鐘；將熔融的金屬熔液注入水冷錠模，待冷卻后出爐，得到Mgh8Ni塊體；(I MfMgl.8Ni塊體破碎后過(guò)200目篩，按照化學(xué)計(jì)量比添加Mg粉使Mg與Ni的摩爾比為2:1，得到Mg2Ni粉體；(2)將不銹鋼球(直徑10mm、4. 08g/個(gè)的大球22個(gè)，直徑6mm、0. 86g/個(gè)的小球128個(gè))200g與步驟(I)中的Mg2Ni粉體IOg (球粉比為20:1)裝樣(在手套箱中裝樣。)進(jìn)球磨罐中，滴入O. 2g酒精；
(3)將步驟(2)中裝好樣的球磨罐密封后出倉(cāng)，經(jīng)過(guò)氫氣的3次洗氣后通入氫氣作為球磨氣氛，氫氣壓力O. 4MPa ；(4)將步驟(3)中的球磨罐固定在介質(zhì)阻擋放電等離子體輔助球磨機(jī)上，接通等離子體電源與振動(dòng)電機(jī)的電源，設(shè)置等離子體電源的電壓為15KV，電流為I. 5A，放電頻率60KHz ，啟動(dòng)振動(dòng)電機(jī)進(jìn)行球磨O. 5小時(shí)，得到過(guò)渡產(chǎn)物Mg2NiHa3 ；(5)將步驟(4)中的過(guò)渡產(chǎn)物Mg2NiHa3在200°C、15atm的氫壓下氫化12min，得到Mg2NiH4儲(chǔ)氫材料。實(shí)施例13Mg2Ni塊體的熔煉取純度為99%的鎂塊和鎳塊，刷去表面的氧化層后洗凈、干燥，稱(chēng)取金屬鎳1585g、金屬鎂1531g置于真空感應(yīng)爐的石墨坩鍋內(nèi)，蓋好爐蓋，抽真空至真空度10_2Pa，充入氬氣至氣壓達(dá)到O. 05Mpa，調(diào)節(jié)功率為15kw、溫度1000° C，使金屬熔化，保溫并充分?jǐn)嚢?0分鐘；將熔融的金屬熔液注入水冷錠模，待冷卻后出爐，得到Mg2Nia9塊體；(I)將Mg2Nitl. 9塊體破碎后過(guò)200目篩，按照化學(xué)計(jì)量比添加Ni粉使Mg與Ni的摩爾比為2:1,得到Mg2Ni粉體；(2)將不銹鋼球(直徑10mm、4. 08g/個(gè)的大球16個(gè)，直徑6mm、0. 86g/個(gè)的小球98個(gè))150g與步驟(I)中的Mg2Ni粉體IOg (球粉比為15:1)裝樣(在手套箱中裝樣。)進(jìn)球磨罐中，滴入O. Ig酒精；(3)將步驟(2)中裝好樣的球磨罐密封后出倉(cāng)，經(jīng)過(guò)氫氣的3次洗氣后通入氫氣作為球磨氣氛，氫氣壓力O. 05MPa ；(4)將步驟(3)中的球磨罐固定在介質(zhì)阻擋放電等離子體輔助球磨機(jī)上，接通等離子體電源與振動(dòng)電機(jī)的電源，設(shè)置等離子體電源的電壓為15KV，電流為O. 8A，放電頻率60KHz，啟動(dòng)振動(dòng)電機(jī)進(jìn)行球磨6小時(shí)，得到過(guò)渡產(chǎn)物Mg2NiHa3 ；(5)將步驟(4)中的過(guò)渡產(chǎn)物Mg2NiHa3在180°C、15atm的氫壓下氫化7min，得到Mg2NiH4儲(chǔ)氫材料。實(shí)施例14 Mg2Ni塊體的熔煉同實(shí)施例13 ；(I)將Mg2Nia9塊體破碎后過(guò)200目篩，按照化學(xué)計(jì)量比添加Ni粉使Mg與Ni的摩爾比為2:1,得到Mg2Ni粉體；(2)將不銹鋼球(直徑10mm、4. 08g/個(gè)的大球16個(gè)，直徑6mm、0. 86g/個(gè)的小球98個(gè))150g與步驟(I)中的Mg2Ni粉體IOg (球粉比為15:1)裝樣(在手套箱中裝樣。)進(jìn)球磨罐中，滴入O. Ig酒精；(3)將步驟(2)中裝好樣的球磨罐密封后出倉(cāng)，經(jīng)過(guò)氫氣的3次洗氣后通入氫氣作為球磨氣氛，氫氣壓力O. 2MPa ；(4)將步驟(3)中的球磨罐固定在介質(zhì)阻擋放電等離子體輔助球磨機(jī)上，接通等離子體電源與振動(dòng)電機(jī)的電源，設(shè)置等離子體電源的電壓為15KV，電流為O. 8A，放電頻率60KHz，啟動(dòng)振動(dòng)電機(jī)進(jìn)行球磨3小時(shí)，得到過(guò)渡產(chǎn)物Mg2NiHa3 ；(5)將步驟(4)中的過(guò)渡產(chǎn)物Mg2NiHtl.3在180°C、15atm的氫壓下氫化8min，得到Mg2NiH4儲(chǔ)氫材料。實(shí)施例15
(I)將200目的Mg粉4. 53g與Ni粉5. 47g (摩爾比2:1)混合均勻，得到混合粉；(2)將不銹鋼球(直徑10mm、4. 08g/個(gè)的大球11個(gè)，直徑6mm、0. 86g/個(gè)的小球64個(gè))IOOg與步驟(I)中的混合粉IOg (球粉比為10:1)裝樣(在手套箱中裝樣。)進(jìn)球磨罐中，滴入O. Ig酒精；(3)將步驟(2)中裝好樣的球磨罐密封后出倉(cāng)，經(jīng)過(guò)氫氣的3次洗氣后通入氫氣作為球磨氣氛，氫氣壓力O. IMPa ；(4)將步驟(3)中的球磨罐固定在介質(zhì)阻擋放電等離子體輔助球磨機(jī)上，接通等離子體電源與振動(dòng)電機(jī)的電源，設(shè)置等離子體電源的電壓為15KV，電流為I. 5A，放電頻率60KHz，啟動(dòng)振動(dòng)電機(jī)進(jìn)行球磨O. 5小時(shí)，得到過(guò)渡產(chǎn)物MgH2+Mg+Ni ；(5)將步驟(4)中的過(guò)渡產(chǎn)物MgH2+Mg+Ni在250°C、15atm的氫壓下氫化19min，得 到Mg2NiH4儲(chǔ)氫材料。實(shí)施例16(I)將200目的Mg粉4. 53g與Ni粉5. 47g (摩爾比2:1)混合均勻，得到混合粉；(2)將不銹鋼球(直徑10mm、4. 08g/個(gè)的大球22個(gè)，直徑6mm、0. 86g/個(gè)的小球128個(gè))200g與步驟(I)中的混合粉IOg (球粉比為20:1)裝樣(在手套箱中裝樣。)進(jìn)球磨罐中，滴入O. 2g酒精；(3)將步驟(2)中裝好樣的球磨罐密封后出倉(cāng)，經(jīng)過(guò)氫氣的3次洗氣后通入氫氣作為球磨氣氛，氫氣壓力O. 4MPa ；(4)將步驟(3)中的球磨罐固定在介質(zhì)阻擋放電等離子體輔助球磨機(jī)上，接通等離子體電源與振動(dòng)電機(jī)的電源，設(shè)置等離子體電源的電壓為15KV，電流為O. 5A，放電頻率60KHz，啟動(dòng)振動(dòng)電機(jī)進(jìn)行球磨2小時(shí)，得到過(guò)渡產(chǎn)物MgH2+Mg+Ni ；(5)將步驟(4)中的過(guò)渡產(chǎn)物MgH2+Mg+Ni在220°C、15atm的氫壓下氫化16min，得到Mg2NiH4儲(chǔ)氫材料。實(shí)施例17(I)將200目的Mg粉4. 53g與Ni粉5. 47g (摩爾比2:1)混合均勻，得到混合粉；(2)將不銹鋼球(直徑10mm、4. 08g/個(gè)的大球5個(gè)，直徑6mm、0. 86g/個(gè)的小球35個(gè))50g與步驟(I)中的混合粉IOg (球粉比為5:1)裝樣(在手套箱中裝樣。)進(jìn)球磨罐中，滴入O. 05g酒精；(3)將步驟(2)中裝好樣的球磨罐密封后出倉(cāng)，經(jīng)過(guò)氫氣的3次洗氣后通入氫氣作為球磨氣氛，氫氣壓力O. IMPa ；(4)將步驟(3)中的球磨罐固定在介質(zhì)阻擋放電等離子體輔助球磨機(jī)上，接通等離子體電源與振動(dòng)電機(jī)的電源，設(shè)置等離子體電源的電壓為15KV，電流為I. 5A，放電頻率60KHz，啟動(dòng)振動(dòng)電機(jī)進(jìn)行球磨2小時(shí)，得到過(guò)渡產(chǎn)物MgH2+Mg+Ni ；(5)將步驟(4)中的過(guò)渡產(chǎn)物MgH2+Mg+Ni在260°C、15atm的氫壓下氫化17min，得到Mg2NiH4儲(chǔ)氫材料。實(shí)施例18(I)將200目的Mg粉4. 53g與Ni粉5. 47g (摩爾比2:1)混合均勻，得到混合粉；(2)將不銹鋼球(直徑10mm、4. 08g/個(gè)的大球22個(gè)，直徑6mm、0. 86g/個(gè)的小球128個(gè))200g與步驟(I)中的混合粉IOg (球粉比為20:1)裝樣(在手套箱中裝樣。)進(jìn)球磨罐中，滴入O. 2g酒精；(3)將步驟(2)中裝好樣的球磨罐密封后出倉(cāng)，經(jīng)過(guò)氫氣的3次洗氣后通入氫氣作為球磨氣氛，氫氣壓力O. 5MPa ；(4)將步驟(3)中的球磨罐固定在介質(zhì)阻擋放電等離子體輔助球磨機(jī)上，接通等離子體電源與振動(dòng)電機(jī)的電源，設(shè)置等離子體電源的電壓為15KV，電流為O. 5A，放電頻率60KHz，啟動(dòng)振動(dòng)電機(jī)進(jìn)行球磨6小時(shí)，得到過(guò)渡產(chǎn)物MgH2+Mg+Ni ；(5)將步驟(4)中的過(guò)渡產(chǎn)物MgH2+Mg+Ni在200°C、15atm的氫壓下氫化24min，得到Mg2NiH4儲(chǔ)氫材料。
實(shí)施例19(I)將200目的Mg粉4. 53g與Ni粉5. 47g (摩爾比2:1)混合均勻，得到混合粉；(2)將不銹鋼球(直徑10mm、4. 08g/個(gè)的大球22個(gè)，直徑6mm、0. 86g/個(gè)的小球128個(gè))200g與步驟(I)中的混合粉IOg (球粉比為20:1)裝樣(在手套箱中裝樣。)進(jìn)球磨罐中，滴入O. 2g酒精；(3)將步驟(2)中裝好樣的球磨罐密封后出倉(cāng)，經(jīng)過(guò)氫氣的3次洗氣后通入氫氣作為球磨氣氛，氫氣壓力O. 4MPa ；(4)將步驟(3)中的球磨罐固定在介質(zhì)阻擋放電等離子體輔助球磨機(jī)上，接通等離子體電源與振動(dòng)電機(jī)的電源，設(shè)置等離子體電源的電壓為15KV，電流為O. 5A，放電頻率60KHz，啟動(dòng)振動(dòng)電機(jī)進(jìn)行球磨2小時(shí)，得到過(guò)渡產(chǎn)物MgH2+Mg+Ni ；(5)將步驟(4)中的過(guò)渡產(chǎn)物MgH2+Mg+Ni在240°C、15atm的氫壓下氫化14min，得到Mg2NiH4儲(chǔ)氫材料。實(shí)施例20(I)將200目的Mg粉4. 53g與Ni粉5. 47g (摩爾比2:1)混合均勻，得到混合粉；(2)將不銹鋼球(直徑10mm、4. 08g/個(gè)的大球16個(gè)，直徑6mm、0. 86g/個(gè)的小球98個(gè))150g與步驟(I)中的混合粉IOg (球粉比為15:1)裝樣(在手套箱中裝樣。)進(jìn)球磨罐中，滴入O. Ig酒精；(3)將步驟(2)中裝好樣的球磨罐密封后出倉(cāng)，經(jīng)過(guò)氫氣的3次洗氣后通入氫氣作為球磨氣氛，氫氣壓力O. 05MPa ；(4)將步驟(3)中的球磨罐固定在介質(zhì)阻擋放電等離子體輔助球磨機(jī)上，接通等離子體電源與振動(dòng)電機(jī)的電源，設(shè)置等離子體電源的電壓為15KV，電流為O. 8A，放電頻率60KHz，啟動(dòng)振動(dòng)電機(jī)進(jìn)行球磨6小時(shí)，得到過(guò)渡產(chǎn)物MgH2+Mg+Ni ；(5)將步驟(4)中的過(guò)渡產(chǎn)物MgH2+Mg+Ni在240°C、15atm的氫壓下氫化13min，得到Mg2NiH4儲(chǔ)氫材料。實(shí)施例21(I)將200目的Mg粉4. 53g與Ni粉5. 47g (摩爾比2:1)混合均勻，得到混合粉；(2)將不銹鋼球(直徑10mm、4. 08g/個(gè)的大球16個(gè)，直徑6mm、0. 86g/個(gè)的小球98個(gè))150g與步驟(I)中的混合粉10g、(球粉比為15:1)裝樣(在手套箱中裝樣。)進(jìn)球磨罐中，滴入O. Ig酒精；(3)將步驟(2)中裝好樣的球磨罐密封后出倉(cāng)，經(jīng)過(guò)氫氣的3次洗氣后通入氫氣作為球磨氣氛，氫氣壓力O. 4MPa ；
(4)將步驟(3)中的球磨罐固定在介質(zhì)阻擋放電等離子體輔助球磨機(jī)上，接通等離子體電源與振動(dòng)電機(jī)的電源，設(shè)置等離子體電源的電壓為15KV，電流為I. 5A，放電頻率60KHz，啟動(dòng)振動(dòng)電機(jī)進(jìn)行球磨3小時(shí)，得到過(guò)渡產(chǎn)物MgH2+Mg+Ni ；(5)將步驟(4)中的過(guò)渡產(chǎn)物MgH2+Mg+Ni在210°C、15atm的氫壓下氫化15min，得到Mg2NiH4儲(chǔ)氫材料。 效果實(shí)施例(I)XRD衍射檢測(cè)通過(guò)XRD衍射對(duì)實(shí)施例6球磨前、球磨后以及氫化后的粉體進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果如圖I所示。從圖I可以看出，球磨前粉體為純Mg2Ni (a),經(jīng)過(guò)DBDP球磨后粉體完全轉(zhuǎn)變?yōu)镸g2NiHa3 (b)，再經(jīng)過(guò)氫化后粉體完全轉(zhuǎn)變?yōu)镸g2NiH4 (C)。(2)XRD衍射檢測(cè)通過(guò)XRD衍射對(duì)實(shí)施例16球磨后以及氫化后的粉體進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果如圖2所示。從圖2可以看出，球磨后粉體為MgH2+Mg+Ni (a),氫化后粉體轉(zhuǎn)變?yōu)镸g2NiH4 (b)。(3)對(duì)實(shí)施例6、實(shí)施例5和實(shí)施例7的Mg2NiH4儲(chǔ)氫材料進(jìn)行吸氫動(dòng)力學(xué)研究，結(jié)果如圖3所示。從圖3可以看出，實(shí)施例6 (a)在150°C氫化，20min內(nèi)可以氫化完全；實(shí)施例5 (b)在170°C氫化，9min內(nèi)可以氫化完全；實(shí)施例7 (c)在200°C氫化，5min內(nèi)可以氫
化完全。(4)對(duì)實(shí)施例18、實(shí)施例16和實(shí)施例19的Mg2NiH4儲(chǔ)氫材料進(jìn)行吸氫動(dòng)力學(xué)研究，結(jié)果如圖4所示。從圖4可以看出，實(shí)施例18 (a)在200°C氫化，24min內(nèi)可以氫化完全；實(shí)施例16 (b)在220°C氫化，16min內(nèi)可以氫化完全；實(shí)施例19 (c)在240°C氫化，14min內(nèi)可以氫化完全。對(duì)比實(shí)施例對(duì)實(shí)施例5、實(shí)施例6、實(shí)施例7的Mg2NiH4儲(chǔ)氫材料以及采用傳統(tǒng)熔煉法制備得到的Mg2NiH4儲(chǔ)氫材料進(jìn)行吸氫動(dòng)力學(xué)研究，結(jié)果如圖5所示。從圖5可以看出，實(shí)施例5、實(shí)施例6、實(shí)施例7的Mg2NiH4儲(chǔ)氫材料的吸氫動(dòng)力學(xué)優(yōu)于傳統(tǒng)熔煉法制備的Mg2NiH4儲(chǔ)氫材料，并且使用本發(fā)明制備的Mg2NiH4在150°C的吸氫動(dòng)力學(xué)優(yōu)于傳統(tǒng)熔煉法制備的Mg2NiH4儲(chǔ)氫材料在170°C的吸氫動(dòng)力學(xué)，使用本發(fā)明制備的Mg2NiH4在170°C的吸氫動(dòng)力學(xué)優(yōu)于傳統(tǒng)熔煉法制備的Mg2NiH4儲(chǔ)氫材料在200°C的吸氫動(dòng)力學(xué)。上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種Mg2NiH4儲(chǔ)氫材料的制備方法，其特征在于包括以下步驟 (1)將Mg粉與Ni粉混合均勻，得到混合粉； (2)將球與步驟(I)中的混合粉按球粉比5:1 20:1裝樣進(jìn)球磨罐中，滴入酒精； (3)將步驟(2)中裝好樣的球磨罐密封，經(jīng)過(guò)氫氣的洗氣后通入球磨氣氛； (4)將步驟(3)中的球磨罐固定在介質(zhì)阻擋放電等離子體輔助球磨機(jī)上進(jìn)行球磨，得到過(guò)渡產(chǎn)物MgH2+Mg+Ni ； (5)將步驟(4)中的過(guò)渡產(chǎn)物MgH2+Mg+Ni氫化，得到Mg2NiH4儲(chǔ)氫材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的Mg2NiH4儲(chǔ)氫材料的制備方法，其特征在于步驟(I)中所述的Mg粉為200目的Mg粉，所述的Ni粉為200目的Ni粉，所述的Mg粉與Ni粉的摩爾比為2:1。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的Mg2NiH4儲(chǔ)氫材料的制備方法，其特征在于步步驟(2)中所述的球?yàn)椴讳P鋼球；所述的球粉比為球的質(zhì)量與混合粉的質(zhì)量比；所述的酒精的質(zhì)量為混合粉的質(zhì)量的O. 5% 2%。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的Mg2NiH4儲(chǔ)氫材料的制備方法，其特征在于步驟(3)中所述的球磨氣氛的壓力為O. 05MPa O. 5Mpa,所述的球磨氣氛為氫氣。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的Mg2NiH4儲(chǔ)氫材料的制備方法，其特征在于步驟(4)中所述的球磨的電流為O. 5A I. 5A，所述的球磨時(shí)間為O. 5 6小時(shí)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的Mg2NiH4儲(chǔ)氫材料的制備方法，其特征在于步驟(5)中所述的氫化的條件為在15atm、200 26CTC氫化13 24min。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的Mg2NiH4儲(chǔ)氫材料的制備方法，其特征在于包括以下步驟 (I)將Mg2Ni塊體破碎后過(guò)篩，得到Mg2Ni粉體； (2 )將球與步驟(I)中的Mg2Ni粉體按球粉比5:1 20:1裝樣進(jìn)球磨罐中，滴入酒精； (3)將步驟(2)中裝好樣的球磨罐密封，經(jīng)過(guò)氫氣的洗氣后通入球磨氣氛； (4)將步驟(3)中的球磨罐固定在介質(zhì)阻擋放電等離子體輔助球磨機(jī)上進(jìn)行球磨，得到過(guò)渡產(chǎn)物Mg2NiHa3 ； (5)將步驟(4)中的過(guò)渡產(chǎn)物Mg2NiHa3氫化，得到Mg2NiH4儲(chǔ)氫材料。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的Mg2NiH4儲(chǔ)氫材料的制備方法，其特征在于 步驟(I)中 所述的Mg2Ni塊體采用以下方法進(jìn)行熔煉取純度為99%的鎂塊和鎳塊，刷去表面的氧化層后洗凈、干燥，將摩爾比為2:1的鎂塊和鎳塊置于真空感應(yīng)爐的石墨坩鍋內(nèi)，蓋好爐蓋，抽真空至真空度為10_2Pa，充入氬氣至氣壓達(dá)到O. 05Mpa，調(diào)節(jié)功率為15kw、溫度為1000°C，使金屬熔化，保溫并充分?jǐn)嚢?0分鐘；采用水冷錠?；蛩У姆椒ㄟM(jìn)行冷卻，得到Mg2Ni塊體； 所述的過(guò)篩為過(guò)200目的篩； 步驟(2)中 所述的Mg2Ni粉體中的Mg或Ni在熔煉過(guò)程中有損失時(shí)，添加Mg粉或Ni粉以使Mg與Ni的摩爾比為2:1 ； 所述的球?yàn)椴讳P鋼球；所述的球粉比為球的質(zhì)量與Mg2Ni粉體的質(zhì)量的比； 所述的裝樣在手套箱中進(jìn)行；所述的酒精的質(zhì)量為Mg2Ni粉體的質(zhì)量的O. 5% 2% ；步驟(3)中所述的球磨氣氛的壓力為O. 05MPa O. 5Mpa,所述的球磨氣氛為氫氣； 步驟(4)中所述的球磨的電流為O. 5A I. 5A，所述的球磨時(shí)間為O. 5 6小時(shí)； 步驟(5)中所述的氫化的條件為在15atm、150 210°C氫化5 20min。
9.一種Mg2NiH4儲(chǔ)氫材料，其特征在于由權(quán)利要求I 8所述的制備方法得到。
10.權(quán)利要求9所述的Mg2NiH4儲(chǔ)氫材料的應(yīng)用，其特征在于所述的Mg2NiH4儲(chǔ)氫材料在燃料電池、氫氣的分離或熱泵技術(shù)領(lǐng)域中進(jìn)行應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種Mg2NiH4儲(chǔ)氫材料及其制備方法與應(yīng)用。本發(fā)明利用電場(chǎng)與機(jī)械振動(dòng)的雙重能量協(xié)同作用，在氫氣氣氛下采用介質(zhì)阻擋放電等離子體輔助球磨方法對(duì)熔煉出的塊體Mg2Ni或者鎂鎳混合粉進(jìn)行球磨，通過(guò)控制球粉比、球磨電流、球磨時(shí)間和球磨壓力，得到Mg2NiH0.3或Mg+MgH2+Ni過(guò)渡產(chǎn)物，然后在氫氣氣氛下將過(guò)渡產(chǎn)物氫化制得Mg2NiH4儲(chǔ)氫材料。采用介質(zhì)阻擋放電等離子體輔助球磨，使得Mg2NiH4儲(chǔ)氫材料的合成純度和效率大幅度提高，合成溫度大大降低，該發(fā)明可明顯降低儲(chǔ)氫材料制備的生產(chǎn)周期，簡(jiǎn)化工藝流程，降低能耗、減少雜質(zhì)的引入，并顯著提高儲(chǔ)氫性能，是儲(chǔ)氫材料生產(chǎn)工業(yè)化的有效途徑。
文檔編號(hào)C01B6/24GK102910586SQ20121042147
公開(kāi)日2013年2月6日 申請(qǐng)日期2012年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月26日
發(fā)明者歐陽(yáng)柳章, 李玲玲, 吳聰, 鄔玉玉, 王輝, 朱敏 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)