专利名称：一种具有长周期结构的镁基储氢合金及其制备方法
技术领域：
本发明涉及储氢材料，具体涉及一种具有长周期结构的镁基储氢合金及其制备方法。
背景技术：
我国当前的经济高速发展，对能源的需求极大地增加，但是能源结构体系仍以煤、 石油、天然气等化石燃料为主，而大规模化石燃料的使用，造成了严重的环境污染问题。同时由于化石燃料的不可再生性，将会产生较为严重的能源危机。因此，发展新能源，发展清洁的新能源，是全世界可持续发展的必由之路。而在众多的新能源中，氢能有着不可比拟的优点。储氢的关键技术问题在于储氢，目前研究较多的是金属氢化物储氢技术。金属氢化物的出现为氢的储存、运输及利用开辟了一条新途径。而镁基储氢材料由于储氢容量高， 价格低廉，无污染而受到关注，但其吸氢温度较高，吸放氢动力学性能较差，因此限制了镁基储氢材料的实际应用。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 元素的添加对镁合金的储氢性能有较大的改善，另外有学者在MgNiY合金中新发现了一种长周期结构(Itoi, T.，K. Takahashi, et al. (2008). Scripta Materialia 59 (10) 1155-1158)，其中长周期结构是一种Mg基的过饱和有序固溶体。目前研究人员主要通过元素替代、添加催化剂、复合改性、改进合成工艺等方法， 来改善Mg基储氢合金的储氢性能。虽然这些方法能够不同程度的改善合金的储氢性能，但是缓慢放氢动力学以及较高的放氢温度，仍然是有待解决的关键问题。
发明内容
为提高镁基储氢合金合金的吸放氢动力学性能及储氢性能，本发明的提供一种具有长周期结构的镁基储氢合金，即具有长周期结构的Mg-Ni-Y系储氢合金，以及制备该镁基储氢合金的方法。本发明镁基储氢合金的化学组成式为Mg1QQ_(2x 4x)Nix 3xYx，其中2彡χ彡6，所述镁基储氢合金具有镁基长周期堆垛有序相(LPS0)，该镁基长周期堆垛有序相为镍(Ni )、钇 (Y)原子的过饱和有序镁基固溶体，Ni、Y原子在纳米尺度下周期性地固溶在镁基体中，该长周期堆垛有序相结构在400°C的高温下仍非常稳定。所述镁基长周期堆垛有序相占镁基储氢合金体积百分比的40% 75%，余量为Mg、 Mg2Ni 和 Ife24Y5。该镁基储氢合金在首次吸氢过程中进行LPSO分解。LPSO吸氢过程中的反应如下所示
权利要求
1.一种具有长周期结构的镁基储氢合金，其特征在于所述镁基储氢合金化学组成式为 Mgltl。-(2x 4x)Nix 3xYx，其中2 < X < 6，所述镁基储氢合金具有镁基长周期堆垛有序相，该镁基长周期堆垛有序相为镍、钇原子的过饱和有序镁基固溶体。
2.根据权利要求1所述的镁基储氢合金，其特征在于所述镁基长周期堆垛有序相为 18R长周期相和14H长周期相。
3.根据权利要求1或2所述的镁基储氢合金，其热特征在于所述镁基长周期堆垛有序相占镁基储氢合金体积百分比的40% 75%，余量为Mg、Mg2Ni和M&4Y5。
4.根据权利要求3所述的镁基储氢合金，其特征在于所述18R型长周期相中各元素及其原子质量百分比分别为Mg 74% 80%、Ni 14% 19%、Y 5% 7%。
5.权利要求1所述镁基储氢合金的制备方法，其特征在于步骤如下将纯镁和镍-钇中间合金按照镁基储氢合金的化学组成式Mg1(lM2x 4x)Nix^3xYx进行感应熔炼，得到镁基合金铸锭，其中2 < χ < 6 ；将镁基合金铸锭进行机械粉碎，再进行高能机械球磨，即得到镁基储氢合金。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于所述高能球磨是在惰性气氛下，采用行星式高能球磨机进行，料球比10:1 25:1，球磨时间Ih 2h，转速200r/min 600r/min。
全文摘要
本发明提供一种具有长周期结构的镁基储氢合金及其制备方法，该镁基储氢合金化学组成式为Mg100-(2x～4x)Nix～3xYx(2≤x≤6)，其具有18R和14H长周期堆垛有序结构。是先将纯镁和Ni-Y中间合金按照上述化学组成式进行称量后，进行感应熔炼得到的镁基合金铸锭，再进行机械粉碎，然后进行高能机械球磨，即得到镁基储氢合金。本发明所提供的镁基储氢合金具有良好的活化性能及良好的吸放氢动力学性能，并且长周期结构中的Ni、Y原子在吸氢过程中形成Mg2NiHx和YH2-3，并以纳米尺度均匀地分布于在Mg颗粒间，极大地促进了Mg基储氢合金的储氢性能。本发明制备方法简单，适合工业化生产。
文档编号C22C23/00GK102337438SQ201110287869
公开日2012年2月1日 申请日期2011年9月26日 优先权日2011年9月26日
发明者刘江文, 朱敏, 欧阳柳章, 王辉, 邹长城 申请人:华南理工大学