稀土储氢合金及其制备方法与流程

本发明涉及一种稀土储氢合金及其制备方法。

背景技术：

1、稀土储氢材料是一种能够大量、可逆储存和释放氢的绿色功能材料，在氢能的利用中发挥了重要作用，在特定温度及压力下能够大量吸氢和放氢，且吸放氢反应快，可逆性优良，是重要的能源转换材料。

2、cn116479287a公开了一种a5b19型la-y-ni系储氢合金，该储氢合金的化学组成为la5-xyxni19-yry，其中，2.78≤x≤3.34，0≤y≤1.5，r为mn、al、co、zr、cr、sc、ti、v、nb和mo中的一种或几种。该合金的制备方法如下：将原料熔炼，浇铸，得到合金锭；将合金锭热处理，得到储氢合金锭。将储氢合金锭破碎球磨，得到合金粉末。该储氢合金为形态不规则的粉末。

3、cn116065055a公开了一种钇镍系储氢合金，化学组成为rexyyniemnafebsicmd；其中，re选自la、ce、pr、nd、sm和gd中的一种或多种，m选自al、co、cu、zn、b中的一种或多种。该储氢合金的球形度较低，循环稳定性欠佳。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的一个目的在于提供一种稀土储氢合金，该稀土储氢合金球形度高，循环稳定性好。进一步地，该稀土储氢合金具有较高的吸氢量和适中的平台压。更进一步地，该稀土储氢合金具有较高的放电容量和较少的活化周数。本发明的另一个目的在于提供一种稀土储氢合金的制备方法，该方法能够提高稀土储氢合金的球形度。

2、上述目的通过如下技术方案实现。

3、一方面，本发明提供了一种稀土储氢合金，具有式(i)所示的组成：

4、rexrynid-ama(i)；

5、其中，re选自除y、sm、gd之外的一种或多种稀土元素，r选自y、sm、gd和mg中的一种或多种，m选自mn、al、fe、co、si、v、cu、sn、ti、zr、cr、zn、mo中的一种或多种；

6、其中，0.3≤x≤3，2.5≤y≤5，0.3≤a≤5，3≤d/(x+y)≤5.5；x、y、a和d-a分别表示各元素的摩尔份数；

7、所述稀土储氢合金的球形度≥90％。

8、根据本发明的稀土储氢合金，优选地，14≤d-a≤34。

9、根据本发明的稀土储氢合金，优选地，re中必须含有la，la的含量为0.2～2.5摩尔份。

10、根据本发明的稀土储氢合金，优选地，re中还含有pr、ce、nd中的一种或多种，re中除la以外元素的含量为0.05～1摩尔份。

11、根据本发明的稀土储氢合金，优选地，r中必须含有y，y的含量为2～4.5摩尔份。

12、根据本发明的稀土储氢合金，优选地，m中必须含有mn，mn的含量为0.8～3摩尔份。

13、根据本发明的稀土储氢合金，优选地，m中还含有al、fe、co、si、v中的一种或多种，m中除mn以外元素的含量为0.05～2摩尔份。

14、根据本发明的稀土储氢合金，优选地，所述稀土储氢合金具有如下之一所示的组成：

15、la2y4ni20.8mn1.2al0.8；

16、la1.5pr0.5y4ni20.8mn1.2al0.8；

17、la1.8ce0.2y4ni20.8mn1.2al0.8；

18、la2y4ni20.8mn2；

19、la1.8ce0.2smy3ni16.6mnal0.4；

20、la0.8mg0.2y3ni18mn1.2fe0.8；

21、la1.5nd0.5y4ni19.8mnco0.2；

22、la1.5y3.5gdni30mn1.2al0.8co；

23、la2mg0.2y3.8ni21.2mnsi0.6；

24、la1.8sm0.6y3.6ni20.2mn0.8；

25、la1.3ce0.5sm0.4y3.8ni20mn1.3co0.7；

26、la1.5pr0.4mg0.2y3.9ni22mnal0.5fe0.5；

27、la1.9gd0.2y3.9ni21mn1.6v0.2。

28、再一方面，本发明提供了上述稀土储氢合金的制备方法，包括如下步骤：

29、将根据稀土储氢合金组成形成的过热373～587k的过热熔体通过直径为6～18mm的导流管注入直径为2～6mm的雾化喷嘴；过热熔体从雾化喷嘴中流出与惰性气体气流在雾化装置内相遇，被雾化为液滴，液滴凝固，得到合金粉末；惰性气体气压高于雾化装置内压力0.2～0.7mpa；

30、将合金粉末热处理，得到稀土储氢合金。

31、根据本发明的制备方法，优选地，所述惰性气体为ar气，惰性气体作为冷却介质将液滴在雾化装置内冷却；热处理温度为800～1100℃，热处理时间为12～24h。

32、本发明的稀土储氢合金具有较高的球形度，容量保持率高。该稀土储氢合金具有较高的储氢量、适中的平台压、较高的放电容量和较少的活化周数。

技术特征：

1.一种稀土储氢合金，其特征在于，所述稀土储氢合金具有式(i)所示的组成：

2.根据权利要求1所述的稀土储氢合金，其特征在于，14≤d-a≤34。

3.根据权利要求1所述的稀土储氢合金，其特征在于，re中必须含有la，la的含量为0.2～2.5摩尔份。

4.根据权利要求3所述的稀土储氢合金，其特征在于，re中还含有pr、ce、nd中的一种或多种，re中除la以外元素的含量为0.05～1摩尔份。

5.根据权利要求1所述的稀土储氢合金，其特征在于，r中必须含有y，y的含量为2～4.5摩尔份。

6.根据权利要求1所述的稀土储氢合金，其特征在于，m中必须含有mn，mn的含量为0.8～3摩尔份。

7.根据权利要求6所述的稀土储氢合金，其特征在于，m中还含有al、fe、co、si、v中的一种或多种，m中除mn以外元素的含量为0.05～2摩尔份。

8.根据权利要求1～7任一项所述的稀土储氢合金，其特征在于，所述稀土储氢合金具有如下之一所示的组成：

9.根据权利要求1～8任一项所述的稀土储氢合金的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述惰性气体为ar气，惰性气体作为冷却介质将液滴在雾化装置内冷却；热处理温度为800～1100℃，热处理时间为12～24h。

技术总结
本发明公开了一种稀土储氢合金及其制备方法。本发明的稀土储氢合金具有式(I)所示的组成：RE<subgt;x</subgt;R<subgt;y</subgt;Ni<subgt;d‑a</subgt;M<subgt;a</subgt;(I)；其中，RE选自除Y、Sm、Gd之外的一种或多种稀土元素，R选自Y、Sm、Gd和Mg中的一种或多种，M选自Mn、Al、Fe、Co、Si、V、Cu、Sn、Ti、Zr、Cr、Zn、Mo中的一种或多种；其中，0.3≤x≤3，2.5≤y≤5，0.3≤a≤5，3≤d/(x+y)≤5.5；x、y、a和d‑a分别表示各元素的摩尔份数；所述稀土储氢合金的球形度≥90％。该稀土储氢合金的循环稳定性好。

技术研发人员：周淑娟,王利,李宝犬,闫慧忠,何向阳,徐津,熊玮
受保护的技术使用者：包头稀土研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/7/25