专利名称：贮氢材料的一种活化方法
技术领域：
本发明涉及一种贮氢材料的活化方法。
贮氢材料的基本特性是能够可逆地、大量的吸收氢和放氢，这一基本特性连同其它特性(如对氢的选择吸收、平衡压力的温度效应、吸放氢的热效应等)构成了贮氢材料的应用基础，但是，贮氢材料必须经过“活化”才具有可逆地、大量地吸氢和放氢的能力，不经过活化、贮氢材料无法使用，因而是否易于活化是对贮氢材料的主要要求之一。
有些贮氢材料易于活化，如LaNi5，MmNi5(Mm为混合稀土)，只要把它们置于几十个大压(几个MPa)的氢气中，在室温下保持几十分钟至几个小时就可以了，而大多数的贮氢材料，如贮氢特性十分优异的TiFe、V等，活化都十分困难。V吸氢后的氢密度达到10.5×1022H-atom/cm2，为贮氢材料之首，远远高于用通常方法(极低温下液化贮氢(贮氢密度为4.2×1022H-afom/cm3，笨重而不安全的钢瓶贮氢)能够达到的贮氢密度，但必须在4～500℃反复的充高压压H2-抽空操作或者在超高真空下加热到900℃以上才能使其具有吸放氢能力，即“活化”了。活化以后，V在室温下能够快速地、大量地吸氢和放氢，又如TiFe，它不仅贮氢特性好，而且价廉，但它很不易活化，需要室温与350℃之间反复的充氢-抽真空。在几百度下活化给实用带来很多麻烦，如容器的设计、选材、密封，以及阀门、仪表等都需耐高温，在某些情况下甚至难以解决。所以对贮氢材料的要求必须容易活化，特别理想的情况下是在室温进行后化。
为解决贮氢材料的活化，本发明提供一种使难活化贮氢材料在室温下即可活化，成为易活化贮氢合金的方法，利用机械球磨这一简单操作，用添加少量易活化贮氢合金的方法，有效的解决了贮氢材料的活化问题。
本发明的技术方案是这样实现的其方法是将难活化贮氢材料(金属或合金)粉碎成＜5mm的颗粒，与易活化贮氢合金LaNi5一起置入球磨机，抽粗真空后充以0.05MPa的Ar气，球磨0.5～2小时，LaNi5r 量是在球磨后形成的伪二元合金，M1-x(LaNi5)x的X≥0.001将伪二元合金于常压下装入使用贮氢材料的容器，抽粗真空后充以4MPa的氢，室温下经24～48小时，即可吸氢至饱和，此时贮氢材料已经活化。
贮氢材料的首要特征是能够迅速地大量吸氢和放氢，并伴之有热效应，贮氢材料加氢气后生成氢化物和热焓，结果是吸氢、放热;反之放氢、吸热。反应进行的方向取决于温度和压力。如果反应过程中有第二种氢化物相形成，如β相氢化物加氢气产生γ相，结果是吸氢、放热，反之也成立，是放氢、吸热。在氢化物中氢以原子形式存在于贮氢材料的间隙位置，形成具有一定结构的相，吸氢或放氢都是相变过程。在一定的温度，贮氢材料与H2反应有平衡压力存在，反应的热效应和平衡压力随温度急剧变化，构成了贮氢材料应用的基础。对贮氢材料要求是容易活化;贮氢量大、操作温度在室温附近，有合适的反应热;恒温吸放氢的压力平台区宽，压力在室温附近为0.1～0.5MPa，吸氢与放氢的平衡压力差小;吸放氢速度快;抗O2、CO、水蒸汽等中毒能力强;良好的热导，抗粉化性能好，常用的合金元素有Al，Co，Mn，Cr，Zr等。
本发明之实施例
实例1采用金属V(钒)，按V0.999(LaNi5)0.001的配比，把海绵状V和LaNi5一起置入球磨机球磨1小时，于空气中放入贮氢材料容器，在室温下通以0.4MPa氢24小时后，V吸氢达196ml/g(指能可逆地放出的氢量)，并有好的动力学特征，不改变V的吸氢平衡特性，但改善了抗中毒特性和抗粉化特性。
实例2采用TiFe，按(TiFe)0.97，(LaNi5)0.03的配比，球磨0.5小时，与上例一样操作，48小时后活化，可逆吸放氢量达158ml/g。
本发明的优点贮氢材料的活化简便易行，不需加温和抽高真空，活化后的性能与用常规方法活化后的性能一致，某些特性(如抗中毒、抗粉化等)，有显著改善，使难活化的贮氢材料能够大量可逆地吸放氢，对工程应用有重要意义。
权利要求
1.一种贮氢材料的活化，其特征在于将难活化贮氢材料(金属或合金)粉碎成＜5mm的颗粒，与易活化贮氢合金LaNi5一起置入球磨机，抽粗真空后充以0.05MPa的Ar气，球磨0.5～2小时，在球磨后形成伪二元系合金M1-x(LaNi5)x，将伪二元素合金于常压下装入使用贮氢材料的容器，抽粗真空后充以4MPa的氢，在室温下经24～48小时，使吸氢达饱和。
2.按权利要求1所述之贮氢材料的活化，其特征在于LaNi5的量是在球磨后形成的伪二元合金，要求M1-x(LaNi5)x的X≥0.001。
全文摘要
本方法涉及一种贮氢材料的活化，其工艺方法是将难活化的金属或合金粉碎，与易活化贮氢合金一起放入球磨机，抽粗真空后充以Ar气球磨0.5～2小时，形成伪二元素合金，在常压下装入贮氢材料的容器，抽粗真空后充以氢，在室温下经24～48小时，使吸氢至饱和，即贮氢材料已经活化，其优点方法简单、制作容易，不需加温和抽高真空，活化后的性能与常规方法活化后的性能一致，对工程应用有重要意义。
文档编号C21D10/00GK1084581SQ9210990
公开日1994年3月30日 申请日期1992年9月22日 优先权日1992年9月22日
发明者吕曼祺, 张海峰, 王玉兰, 魏文铎 申请人:中国科学院金属研究所