1.本發(fā)明涉及一種儲氫合金粉末的裝料方法，具體涉及一種防止儲氫合金粉末裝料過程中被氧化的方法，屬于儲氫技術領域。

背景技術：

2.氫氣作為一種零二氧化碳排放的清潔燃料引起了人們濃厚的興趣。但是，當前氫能源的應用還處于早期階段，氫氣與化石燃料一樣都是易燃物質，不成熟的技術也引發(fā)公眾對其潛在危險的擔憂。此外，氫能應用和推廣緩慢也與缺乏安全、有效地儲存氫氣的技術手段有關。

3.固體儲氫材料以其高體積儲氫密度以及較高的安全性得到廣泛關注。但是，儲氫合金粉末暴露在空氣中極易被氧化，從而會導致儲氫容量降低和儲氫性能衰減。因此，儲氫合金粉末需要在無氧的環(huán)境中處理并保存，這給儲氫合金粉末的操作帶來一定的困難。此外，目前現(xiàn)有的固態(tài)儲氫罐體積較大，罐體和加料裝置拆卸與安裝困難，不便于使用。

技術實現(xiàn)要素：

4.針對現(xiàn)有技術中固體儲氫材料在裝料過程中存在的技術問題，本發(fā)明的目的是在于提供一種可在空氣中對儲氫罐進行裝料并預備較好吸放氫動力學性能、儲氫容量的儲氫合金粉末裝料方法，該裝料方法簡單，可控，有利于工業(yè)化生產。

5.為了實現(xiàn)上述技術目的，本發(fā)明提供了一種抗氧化的儲氫合金粉末裝料方法，該方法是在絕氧條件下，將儲氫合金粉末與聚合物溶液共混，所得共混料于空氣氣氛下填裝至儲氫罐中后，抽真空干燥。

6.本發(fā)明技術方案在儲氫合金粉末填裝入儲氫罐之前，預先對儲氫合金粉末進行表面預處理，利用聚合物溶液對儲氫合金粉末進行表面修飾，不但能夠有效隔絕空氣中的氧滲入而氧化儲氫合金粉末，而且賦予其表面較好的抗氧化能力，從而使得儲氫合金粉末可在空氣中進行裝料，免去罐體和加料裝置拆卸與安裝，同時經過聚合物溶液修飾的儲氫合金粉末在裝料過程中可降低揚塵，減少損失，特別是儲氫合金粉末裝入儲氫罐后，對儲氫罐進行抽真空脫除溶劑，修飾在儲氫合金粉末表面的聚合物材料包覆層不但能夠選擇性透氫，不會影響儲氫合金粉末的儲氫性能，而且可以有效防止儲氫合金粉末在吸放氫循環(huán)中因儲氫合金粉末移動發(fā)生聚集而導致其儲氫性能下降。綜上所述，本發(fā)明提供的抗氧化的儲氫合金粉末裝料方法對儲氫合金的應用具有重要的意義。

7.作為一個優(yōu)選的方案，所述儲氫合金粉末為鎂基儲氫合金粉末(如mg2ni合金粉)、釩基儲氫合金粉末、鈦系儲氫合金粉末(如v80ti20合金粉)、鋯系儲氫合金粉末(如zrni合金粉)、稀土系儲氫合金粉末(如lani5合金粉)中至少一種。這些儲氫合金粉末都是現(xiàn)有技術中常見的儲氫合金材料，都適應于本發(fā)明提供的裝料方法。

8.作為一個優(yōu)選的方案，所述儲氫合金粉末為粒徑小于1mm的不規(guī)則顆粒。

9.作為一個優(yōu)選的方案，所述聚合物溶液的質量百分比濃度為0.5％～10％。聚合物

溶液濃度過稀則難以在儲氫合金粉末表面形成連續(xù)均勻的膜層，而濃度過高則會在儲氫合金粉末形成局部過厚的膜層，影響其氫氣透過性能。

10.作為一個優(yōu)選的方案，所述聚合物溶液中的聚合物為醋酸纖維(ca)、聚丙烯腈(pan)、聚砜、聚醚砜、聚酰亞胺(pi)、聚醚酰亞胺(pei)、聚丁二烯(pb)和聚氯乙烯(pvc)中至少一種。優(yōu)選的聚合物本身穩(wěn)定性好，具有一定的抗氧化性，同時其能夠在儲氫合金粉末表面形成均勻的包覆層，且對氫氣具有較高的選擇性和透過性。進一步優(yōu)選為聚丁二烯、聚氯乙烯、聚丙烯腈中至少一種。

11.作為一個優(yōu)選的方案，所述聚合物溶液中的溶劑為四氫呋喃、乙醇、丙酮、二甲基亞砜、二甲基亞酰胺、環(huán)己烷中至少一種。優(yōu)選的溶劑對選擇的聚合物溶解性較好，同時對固體儲氫材料的潤濕性能較好，從而有利于聚合物在固體儲氫材料表面均勻包覆。

12.作為一個優(yōu)選的方案，儲氫合金粉末與聚合物溶液中聚合物的質量百分比組成為：95～99.95％:0.05％～5％。進一步優(yōu)選的方案，儲氫合金粉末與聚合物溶液中聚合物的質量百分比組成為：98～99.91％:0.09％～2％。聚合物含量過低則難以在儲氫合金粉末表面形成連續(xù)均勻的膜層，而含量過高則會在儲氫合金粉末形成局部過厚的膜層，影響其氫氣透過性能。

13.相對現(xiàn)有技術，本發(fā)明技術方案帶來的有益技術效果：

14.本發(fā)明技術方案對儲氫合金粉末進行特殊的預處理，不但能夠實現(xiàn)其在空氣環(huán)境中填裝，而且不影響其儲氫性能，以達到簡化填裝工藝，降低成本的目的。本發(fā)明利用聚合物溶液對儲氫合金粉末進行表面修飾，能夠有效隔絕空氣中的氧滲入而氧化儲氫合金粉末，同時賦予了其表面較好的抗氧化能力，從而可以儲氫合金粉末在空氣中進行裝料，免去罐體和加料裝置拆卸與安裝，同時經過聚合物溶液修飾的儲氫合金粉末在裝料過程中可降低揚塵，減少損失，特別是儲氫合金粉末裝入儲氫罐后，對儲氫罐進行抽真空脫除溶劑，修飾在儲氫合金粉末表面的聚合物材料包覆層不但能夠選擇性透氫，不會影響儲氫合金粉末的儲氫性能，而且可以有效防止儲氫合金粉末在吸放氫循環(huán)中因儲氫合金粉末移動發(fā)生聚集而導致其儲氫性能下降。綜上所述，本發(fā)明的儲氫合金粉末裝料方法簡單，可在空氣中進行裝料，降低裝料操作難度，有利于大規(guī)模生產。

附圖說明

15.圖1為實施例2中的lani

5-pb體系吸氫動力學曲線。

16.圖2為實施例2中的lani

5-pb體系放氫動力學曲線。

具體實施方式

17.下面結合實施例對本發(fā)明內容作進一步的詳細說明，而本發(fā)明權利要求的保護范圍不受實施例限制。

18.以下實施例中，lani5合金吸氫條件：30℃，10bar氫壓，放氫條件：30℃，真空。timn2合金吸氫條件：5℃，60bar氫壓，放氫條件：30℃，真空。mg2ni合金吸氫條件：250℃，15bar氫壓，放氫條件：250℃，真空。mg合金吸氫條件：250℃，40bar氫壓，放氫條件：250℃，真空。

19.實施例1

20.1.在常溫下將4.5gpvc加入500ml thf中，磁力攪拌待pvc完全溶解，制備得到pvc

溶液。

21.2.在氬氣氛圍下，取500ml pvc溶液和5kglani5粉末(-60目)加入混料機中充分混合，使溶液完全潤濕所有粉末。

22.3.混合結束后將濕粉于空氣中直接裝入固態(tài)儲氫罐中。

23.4.將固態(tài)儲氫罐抽真空12h，完全干燥溶劑thf即可，溶劑可回收。

24.5.由此方法裝料的lani

5-pvc材料儲氫性能保持較好，吸氫量可達1.21wt.％，放氫量可達1.10wt.％，而未溶液處理的lani5合金粉末直接在空氣裝料后幾乎不發(fā)生吸氫。

25.實施例2

26.1.在常溫下將8.5gpb加入100ml thf中，磁力攪拌待pb完全溶解，制備得到pb溶液。

27.2.在氬氣氛圍下，取100mlpb溶液和1kglani5粉末(-60目)加入混料機中充分混合，使溶液完全潤濕所有粉末。

28.3.混合結束后將濕粉于空氣中直接裝入固態(tài)儲氫罐中。

29.4.將固態(tài)儲氫罐抽真空12h，完全干燥溶劑thf即可，溶劑可回收。

30.5.由此方法裝料的lani

5-pb吸放氫動力學曲線由圖1、2所示，包覆pb后，lani5的儲氫性能保持較好，吸氫量為1.23wt.％，放氫量為1.21wt.％，而未溶液處理的lani5合金粉末直接在空氣中裝料的儲氫性能損失較多。

31.實施例3

32.1.在常溫下將0.8967g pb加入100ml thf中，磁力攪拌待pb完全溶解，制備得到pb溶液。

33.2.在氬氣氛圍下，取100mlpb溶液和640gtimn2粉末(-60目)加入混料機中充分混合，使溶液完全潤濕所有粉末。

34.3.混合結束后將濕粉于空氣中直接裝入固態(tài)儲氫罐中。

35.4.將固態(tài)儲氫罐抽真空12h，完全干燥溶劑thf即可，溶劑可回收。

36.5.由此方法裝料的timn

2-pb材料儲氫性能保持較好，吸氫量可達1.20wt.％，放氫量可達1.10wt.％，而未溶液處理的timn2合金粉末直接在空氣裝料后幾乎不發(fā)生吸氫。

37.實施例4

38.1.在100℃下將2gpb加入50ml二甲基亞酰胺中，磁力攪拌待pb完全溶解，制備得到pb溶液。

39.2.在氬氣氛圍下，取50ml pb溶液和1kgmgh2粉末(-300目)中，充分攪拌，使溶液完全潤濕所有粉末。

40.3.混合結束后將濕粉于空氣中直接裝入固態(tài)儲氫罐中。

41.4.將固態(tài)儲氫罐抽真空12h，完全干燥溶劑二甲基亞酰胺即可，溶劑可回收。

42.5.由此方法裝料的mgh

2-pb材料儲氫性能保持較好，吸氫量可達4.2wt.％，放氫量可達3.0wt.％，而未溶液處理的mgh2合金粉末直接在空氣裝料后幾乎不發(fā)生吸氫。

43.實施例5

44.1.在常溫下將1gpb加入100ml二甲基亞砜中，磁力攪拌待聚丙烯腈完全溶解，制備得到pb溶液。

45.2.在氬氣氛圍下，取50mlpb溶液和1kgmg2ni粉末(-100目)中放入混料機中混合均

勻，使溶液完全潤濕所有粉末。

46.3.混合結束后將濕粉于空氣中直接裝入固態(tài)儲氫罐中。

47.4.將固態(tài)儲氫罐抽真空12h，完全干燥溶劑二甲基亞砜即可，溶劑可回收。

48.5.由此方法裝料的mg2ni-pb材料儲氫性能保持較好，吸氫量可達2.2wt.％，放氫量可達1.9wt.％，而未溶液處理的mg2ni合金粉末直接在空氣裝料后幾乎不發(fā)生吸氫。

49.實施例6

50.1.在常溫下將0.8gpb加入100ml二甲基亞砜中，磁力攪拌待聚丙烯腈完全溶解，制備得到pb溶液。

51.2.在氬氣氛圍下，取25ml pb溶液和500gmg2ni粉末(-100目)中放入混料機中混合均勻，使溶液完全潤濕所有粉末。

52.3.混合結束后將濕粉于空氣中直接裝入固態(tài)儲氫罐中。

53.4.將固態(tài)儲氫罐抽真空12h，完全干燥溶劑二甲基亞砜即可，溶劑可回收。

54.5.由此方法裝料的mg2ni-pb材料儲氫性能保持較好，吸氫量可達2.4wt.％，放氫量可達2.1wt.％，而未溶液處理的mg2ni合金粉末直接在空氣裝料后幾乎不發(fā)生吸氫。技術特征：

1.一種抗氧化的儲氫合金粉末裝料方法，其特征在于：在絕氧條件下，將儲氫合金粉末與聚合物溶液共混，所得共混料于空氣氣氛下填裝至儲氫罐中后，抽真空干燥。2.根據(jù)權利要求1所述的一種抗氧化的儲氫合金粉末裝料方法，其特征在于：所述儲氫合金粉末為鎂基儲氫合金粉末、釩基儲氫合金粉末、鈦系儲氫合金粉末、鋯系儲氫合金粉末、稀土系儲氫合金粉末中至少一種。3.根據(jù)權利要求1或2所述的一種抗氧化的儲氫合金粉末裝料方法，其特征在于：所述儲氫合金粉末為粒徑小于1mm的不規(guī)則顆粒。4.根據(jù)權利要求1所述的一種抗氧化的儲氫合金粉末裝料方法，其特征在于：所述聚合物溶液的質量百分比濃度為0.5％～10％；所述聚合物溶液中的聚合物為醋酸纖維、聚丙烯腈、聚砜、聚醚砜、聚酰亞胺、聚醚酰亞胺、聚丁二烯和聚氯乙烯中至少一種。5.根據(jù)權利要求4所述的一種抗氧化的儲氫合金粉末裝料方法，其特征在于：所述聚合物溶液中的溶劑為四氫呋喃、乙醇、丙酮、二甲基亞砜、二甲基亞酰胺和環(huán)己烷中至少一種。6.根據(jù)權利要求1、2、4或5所述的一種抗氧化的儲氫合金粉末裝料方法，其特征在于：儲氫合金粉末與聚合物溶液中聚合物的質量百分比組成為：95％～99.95％:0.05％～5％。7.根據(jù)權利要求6所述的一種抗氧化的儲氫合金粉末裝料方法，其特征在于：儲氫合金粉末與聚合物溶液中聚合物的質量百分比組成為：98％～99.91％:0.09％～2％。

技術總結

本發(fā)明公開了一種抗氧化的儲氫合金粉末裝料方法，該方法是在絕氧條件下，將儲氫合金粉末與聚合物溶液共混，所得共混料于空氣氣氛下填裝至儲氫罐中后，抽真空干燥。該裝料方法簡單易操作，可實現(xiàn)儲氫合金粉末在含氧環(huán)境下裝料，并不會損失其儲氫性能，具有廣泛的應用前景。前景。前景。

技術研發(fā)人員：周承商 李珂 史航

受保護的技術使用者：湖南水素新能源科技有限公司

技術研發(fā)日：2022.08.29

技術公布日：2022/11/29