一種氫化鋁鋰基復(fù)合儲氫材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于儲氫材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種氫化鋁鋰基復(fù)合儲氫材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]氫能具有儲量豐富、熱值高和對環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是人類未來理想的二次能源，儲氫技術(shù)的發(fā)展對氫能的安全高效和規(guī)?；弥陵P(guān)重要。堿金屬或堿土金屬以及第IIIA族元素可與氫形成配位氫化物，因其具有極高的儲氫容量，而成為儲氫材料研究和開發(fā)的重點(diǎn)。例如，氫化鋁鋰的理論氫含量高達(dá)10.6wt.%，在固態(tài)儲氫領(lǐng)域具有極好的應(yīng)用前景。然而，高的熱力學(xué)穩(wěn)定性和差的放氫/再吸氫動力學(xué)性能極大地限制了其實(shí)際應(yīng)用。因此，調(diào)變氫化鋁鋰吸放氫的熱力學(xué)本性和動力學(xué)特性是改善其儲氫性能的關(guān)鍵。
[0003]近年來，人們發(fā)展了多種改善氫化鋁鋰儲氫性能的方法，其中包括多組元反應(yīng)體系的構(gòu)建和催化摻雜改性等。將氫化鋁鋰與氫化鎂、硼氫化鋰等物質(zhì)進(jìn)行復(fù)合而構(gòu)建多組元反應(yīng)體系可以改變氫化鋁鋰放氫路徑，降低放氫焓變和熱力學(xué)穩(wěn)定性。然而，現(xiàn)有的反應(yīng)體系放氫溫度仍較高且反應(yīng)較慢，另外在改變反應(yīng)路徑的同時(shí)可能會產(chǎn)生不可逆吸氫的副產(chǎn)物。目前，圍繞氫化鋁鋰催化摻雜改性的方法主要有:添加單質(zhì)改性、添加鹵化物改性和添加氧化物改性等，單質(zhì)催化改善氫化鋁鋰儲氫性能的效果相對較差，金屬氧化物和鹵化物的催化效果較好。然而現(xiàn)有的金屬鹵化物和氧化物等催化劑制備工藝復(fù)雜，且成本均較高，尤其是催化效果好的高純度、高分散性的納米級金屬鹵化物或氧化物粉體。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明針對現(xiàn)有氫化鋁鋰儲氫技術(shù)的不足，提供了一種成本低、工藝簡單、性能優(yōu)良的氫化鋁鋰基復(fù)合儲氫材料及其制備方法。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
[0006]本發(fā)明所提供的氫化鋁鋰基復(fù)合儲氫材料由氫化鋁鋰(或氫化鋁鋰與硼氫化鋰的混合物)和工業(yè)固體廢棄物組成，其中工業(yè)固體廢棄物的添加量為20?30wt.%。所述氫化鋁鋰與硼氫化鋰混合物中，氫化鋁鋰與硼氫化鋰的摩爾比為1: 2。
[0007]所述工業(yè)固體廢棄物為粉煤灰或高爐礦渣粉中的一種。
[0008]本發(fā)明所提供的氫化鋁鋰基復(fù)合儲氫材料的制備方法為:稱取氫化鋁鋰(或氫化鋁鋰與硼氫化鋰的混合物)和工業(yè)固體廢棄物粉末并混合，采用行星式球磨機(jī)對混合粉末進(jìn)行球磨處理。
[0009]所述球磨處理在0.5?IMPa氫氣保護(hù)下進(jìn)行，球料比為20?30:1，轉(zhuǎn)速為300?400rpm，球磨時(shí)間為2?5h。
[0010]本發(fā)明的科學(xué)原理如下:
[0011]本發(fā)明以工業(yè)固體廢棄物(如粉煤灰或高爐礦渣粉)作為氫化鋁鋰(或氫化鋁鋰與硼氫化鋰的混合物)的改性劑。從化學(xué)組成上來看，工業(yè)固體廢棄物可認(rèn)為是一類復(fù)雜氧化物材料，在加熱條件下其可以通過反應(yīng)或催化作用促進(jìn)氫化鋁鋰中Al-H鍵的斷裂，降低放氫穩(wěn)定性。同時(shí)，工業(yè)固體廢棄物具有良好的分散性能，能夠阻止氫化鋁鋰顆粒團(tuán)聚長大。另外，將氫化鋁鋰(或氫化鋁鋰與硼氫化鋰的混合物)和工業(yè)固體廢棄物粉末進(jìn)行高能球磨可以細(xì)化顆粒尺寸和增加表面缺陷，從而縮短氫擴(kuò)散距離和提高材料的吸放氫反應(yīng)活性。
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為:
[0013](I)所提供的氫化鋁鋰基復(fù)合儲氫材料具有低的放氫溫度和高的放氫量。
[0014](2)利用粉煤灰或高爐礦渣粉等工業(yè)固體廢棄物來改善氫化鋁鋰(或氫化鋁鋰與硼氫化鋰的混合物)的儲氫性能，成本低廉，并為工業(yè)固體廢棄物的綜合利用提供了新的高附加值途徑。
[0015](3)所提供的氫化鋁鋰基復(fù)合儲氫材料的制備工藝簡單，安全可靠。
【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明實(shí)施例1中LiAlH4+20wt.%粉煤灰以及純LiAlH4的升溫放氫曲線。
[0017]圖2為本發(fā)明實(shí)施例2中LiAlH4+2LiBH4+20wt.%粉煤灰以及LiAlH4+2LiBH4的升溫放氫曲線。
[0018]圖3為本發(fā)明實(shí)施例3中LiAlH4+2LiBH4+30wt.%粉煤灰的升溫放氫曲線。
[0019]圖4為本發(fā)明實(shí)施例4中LiAlH4+2LiBH4+20wt.%高爐礦渣粉的升溫放氫曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0020]以下結(jié)合具體實(shí)施例詳述本發(fā)明，但本發(fā)明不局限于下述實(shí)施例。
[0021]實(shí)施例1
[0022]稱取LiAlH4粉末，并向其中添加20wt.%的粉煤灰(化學(xué)組成為S12:50.6wt.Al203:40.2wt.%, CaO:3.lwt.%, Fe 203:1.6wt.%, T1 2:1.3wt.%，其它:3.2wt.% )，將LiAlHjP粉煤灰混合粉末倒入體積為10mL的不銹鋼材質(zhì)的球磨罐中，并向球磨罐中充入
0.5MPa氫氣，采用行星式球磨機(jī)對混合粉末進(jìn)行2h球磨處理(球料比30:1，轉(zhuǎn)速300rpm)，即可獲得所述的LiAlH4+20wt.%粉煤灰復(fù)合儲氣材料。由圖1可見，所得LiAlH4+20wt.%粉煤灰復(fù)合儲氫材料從80°C開始放氫，220°C放氫基本結(jié)束，放氫量達(dá)5.6wt.%，與純LiAlH4相比，放氫起始和結(jié)束溫度均降低了 50°C。
[0023]實(shí)施例2
[0024]按照1:2摩爾比分別稱取LiAlHjP LiBH 4粉末，并向其中添加20wt.%的粉煤灰(化學(xué)組成為 Si02:50.6wt.%, Al 203:40.2wt.%, CaO:3.lwt.%, Fe 203:1.6wt.%, T12:
1.3wt.%，其它:3.2wt.% )，將LiAlH4、LiBHjP粉煤灰混合粉末倒入體積為10mL的不銹鋼材質(zhì)的球磨罐中，并向球磨罐中充入IMPa氫氣，采用行星式球磨機(jī)對混合粉末進(jìn)行2h球磨處理(球料比30:1，轉(zhuǎn)速400rpm)，即可獲得所述的LiAlH4+2LiBH4+20wt.%粉煤灰復(fù)合儲氫材料。由圖2可知，所得LiAlH4+2LiBH4+20wt.%粉煤灰復(fù)合儲氫材料從110°C開始放氫，495°C放氫結(jié)束，放氫量達(dá)7.7wt.%，相比較，不添加粉煤灰的LiAlH4+2LiBH4材料在550°C時(shí)放氫仍未結(jié)束。
[0025]實(shí)施例3
[0026]按照1:2摩爾比分別稱取LiAlHjP LiBH 4粉末，并向其中添加30wt.%的粉煤灰(化學(xué)組成為 Si02:50.6wt.%, Al 203:40.2wt.%, CaO:3.lwt.%, Fe 203:1.6wt.%, T12:
1.3wt.%，其它:3.2wt.% )，將LiAlH4、LiBHjP粉煤灰混合粉末倒入體積為10mL的不銹鋼材質(zhì)的球磨罐中，并向球磨罐中充入IMPa氫氣，采用行星式球磨機(jī)對混合粉末進(jìn)行5h球磨處理(球料比20:1，轉(zhuǎn)速400rpm)，即可獲得所述的LiAlH4+2LiBH4+30wt.%粉煤灰復(fù)合儲氫材料。由圖3可知，所得LiAlH4+2LiBH4+30wt.%粉煤灰復(fù)合儲氫材料從110°C開始放氫，470°C即可基本完成放氫過程，放氫量達(dá)6.4wt.%。
[0027]實(shí)施例4
[0028]按照1:2摩爾比分別稱取LiAlHjP LiBH 4粉末，并向其中添加20wt.%的高爐礦渣粉(烘干的200目粉料，化學(xué)組成為CaO:37.8wt.%，Si02:32.5wt.%，Al 203:16.6wt.%, MgO:7.9wt.%, T12:1.7wt.%，其它:3.5wt.% )，將 LiAlH4、LiBHjP粉煤灰混合粉末倒入體積為10mL的不銹鋼材質(zhì)的球磨罐中，并向球磨罐中充入IMPa氫氣，采用行星式球磨機(jī)對混合粉末進(jìn)行2h球磨處理(球料比30:1，轉(zhuǎn)速400rpm)，即可獲得所述的LiAlH4+2LiBH4+20wt.%礦渣復(fù)合儲氫材料。由圖4可知，所得LiAlH4+2LiBH4+20wt.%礦渣復(fù)合儲氫材料從110 °C開始放氫，500 °C放氫結(jié)束，放氫量達(dá)8.1wt.%。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種氫化鋁鋰基復(fù)合儲氫材料，其特征在于，該儲氫材料由氫化鋁鋰和工業(yè)固體廢棄物組成，或者由氫化鋁鋰與硼氫化鋰的混合物和工業(yè)固體廢棄物組成； 所述工業(yè)固體廢棄物的添加量為20?30wt.% ; 所述工業(yè)固體廢棄物為粉煤灰或高爐礦渣粉中的一種； 所述氫化鋁鋰與硼氫化鋰混合物中，氫化鋁鋰與硼氫化鋰的摩爾比為1: 2。2.如權(quán)利要求1所述的氫化鋁鋰基復(fù)合儲氫材料的制備方法，其特征在于，該方法為:稱取氫化鋁鋰(或氫化鋁鋰與硼氫化鋰的混合物)和工業(yè)固體廢棄物粉末并混合，采用行星式球磨機(jī)對混合粉末進(jìn)行球磨處理； 所述球磨處理在0.5?IMPa氫氣保護(hù)下進(jìn)行，球料比為20?30:1，轉(zhuǎn)速為300?400rpm，球磨時(shí)間為2?5h。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種氫化鋁鋰基復(fù)合儲氫材料及其制備方法，屬于儲氫材料技術(shù)領(lǐng)域。該復(fù)合儲氫材料是由氫化鋁鋰(或氫化鋁鋰與硼氫化鋰的混合物)和20～30wt.％的工業(yè)固體廢棄物(如粉煤灰或高爐礦渣粉)組成；其通過機(jī)械球磨氫化鋁鋰(或氫化鋁鋰與硼氫化鋰的混合物)和工業(yè)固體廢棄物混合粉末而獲得。本發(fā)明利用工業(yè)固體廢棄物來改善材料的儲氫性能，原料來源廣、成本低廉；所提供的氫化鋁鋰基復(fù)合儲氫材料制備工藝簡單，安全可靠，具有低的放氫溫度和高的放氫量。
【IPC分類】C01B3/02
【公開號】CN105060245
【申請?zhí)枴緾N201510460878
【發(fā)明人】柳東明, 王春陽, 張慶安, 斯庭智, 李永濤
【申請人】安徽工業(yè)大學(xué)
【公開日】2015年11月18日
【申請日】2015年7月28日