一種高性能氫化鎂可逆制氫體系及制氫方法與流程
2023-12-01 10:19:51 1
本發明涉及儲氫和制氫技術領域，尤其涉及一種氫化鎂高性能可逆制氫體系及制氫方法。
背景技術：
氫氣作為一種可再生的清潔二次能源，具有許多優點，但是，由於在製備/儲存上的技術瓶頸的限制，使其難以實現規模化商業應用。相比於高壓氫瓶和低溫液氫，材料基固態儲氫在操作安全性、能源效率及理論儲氫密度方面具有顯著優勢，被公認為最具發展前景的儲氫方式。固態儲氫材料可分為可逆儲氫和非可逆儲氫兩大類。相比於非可逆儲氫材料，可逆儲氫材料在質量/體積儲氫密度、可循環使用等方面有著明顯的優勢。因此，發展可逆儲氫材料成為儲氫材料研究領域的重點。
氫化物具有較高的儲氫容量，是當前儲氫材料的研究重點。氫化鎂(MgH2)的儲氫容量為7.6wt％，最具代表性。目前，MgH2的熱力學性質穩定、放氫動力學緩慢以及循壞性能差。氫化鎂/中孔炭在一定溫度(350℃)和氫壓(>3MPa)的條件下，可獲得良好的限域效果和較好的循環容量穩定性，放氫產物是Mg和H2。此複合體系存在的優點是：熱力學性能優異；循環性能優異；理論可逆儲氫容量高，7.6wt％。
MgH2→Mg+H2
上述優點決定了其可用於車載燃料汽車。各國學者通過對該體系的研究取得了一定的進展。但是，要實現氫化鎂、中孔炭複合體系制氫技術的實際應用，以下問題仍難以解決：放氫過程分為兩步，有較長時間的孕育期；放氫溫度較高；可逆放氫性能不理想。基於上述陳述，本發明提出了一種氫化鎂高性能可逆制氫體系及制氫方法。
技術實現要素：
本發明的目的是為了解決現有技術中存在的缺點，而提出的一種氫化鎂高性能可逆制氫體系及制氫方法。
一種氫化鎂高性能可逆制氫體系，所述制氫體系完全為固體，由氫化鎂/中孔炭複合體系和五氧化二鈮兩種固體粉末組成，兩種固體粉末的重量比為1:0.2，兩種固體粉末的粒徑為1～100μm。
優選的，所述制氫體系中氫化鎂/中孔炭複合體系和五氧化二鈮兩種固體粉末的製備方法為熔融法或溼化學法。
優選的，所述制氫體系中的放氫過程需要加熱，其加熱溫度為300～400℃。
優選的，所述制氫體系中的放氫過程為真空。
優選的，所述制氫體系中的吸氫條件為350℃，2MPaH2。
優選的，所述制氫體系中的放氫產物為Mg/H2。
本發明還提出了一種氫化鎂高性能可逆制氫體系的制氫方法，所述制氫方法指將氫化鎂/中孔炭複合體系和五氧化二鈮兩種固體粉末，通過球磨方法充分混合，將兩種粉末混合均勻後置於密閉反應器中，在無催化劑作用下加熱制氫，並可通過吸氫循環利用，放氫反應如下：MgH2→Mg+H2。
優選的，所述反應器無需複雜裝置，材質為不鏽鋼類的耐高溫材料。
本發明提出的一種氫化鎂高性能可逆制氫體系及制氫方法，利用氫化鎂/中孔炭複合體系和五氧化二鈮兩種固體粉末製成制氫體系，通過球磨方法將氫化鎂、中孔炭複合體系和五氧化二鈮兩種固體粉末充分混合後，在無催化劑的作用下，通過加熱制氫，本發明提供了一種氫化鎂分解制氫的新途徑，得到的氫化鎂制氫體系完全為固態，避免了傳統液體燃料體系存在的溶解度限制問題，可獲得較高的質量儲氫密度，在無需催化劑的條件下便可提供長時間穩定的氫源，原料簡單易得，產物無汙染，本發明提出的制氫方法操作簡便，易於攜帶，對制氫裝置要求低，燃料轉化率高，可靠性高，可為多種軍用﹑民用移動式、可攜式設備及微型燃料電池提供高效、持續、穩定的氫源，值得推廣。
具體實施方式
下面結合具體實施例對本發明作進一步解說。
實施例一
本發明提出的一種氫化鎂高性能可逆制氫體系及制氫方法，通過熔融法或溼化學法製得粒徑為50μm的氫化鎂/中孔炭複合體系和五氧化二鈮兩種固體粉末，並將兩種固體粉末按1:0.2重量比製成制氫體系，將氫化鎂、中孔炭複合體系和五氧化二鈮兩種固體粉末，通過球磨方法充分混合，將兩種粉末混合均勻後置於密閉反應器中，在無催化劑作用下，體系內壓力為真空狀態時，加熱至300℃開始放氫，放氫產物為Mg/H2，並在350℃，2MPaH2的情況，通過吸氫循環利用，放氫反應如下：MgH2→Mg+H2。
實施例二
本發明提出的一種氫化鎂高性能可逆制氫體系及制氫方法，通過熔融法或溼化學法製得粒徑為10μm的氫化鎂/中孔炭複合體系和五氧化二鈮兩種固體粉末，並將兩種固體粉末按1:0.2重量比製成制氫體系，將氫化鎂/中孔炭複合體系和五氧化二鈮兩種固體粉末，通過球磨方法充分混合，將兩種粉末混合均勻後置於密閉反應器中，在無催化劑作用下體系內壓力為真空狀態時，加熱至380℃制氫，放氫產物為Mg/H2，並在350℃，2MPaH2的情況，通過吸氫循環利用，放氫反應如下：MgH2→Mg+H2。
實施例三
本發明提出的一種氫化鎂高性能可逆制氫體系及制氫方法，通過熔融法或溼化學法製得粒徑為100μm的氫化鎂/中孔炭複合體系和五氧化二鈮兩種固體粉末，並將兩種固體粉末按1:0.2重量比製成制氫體系，將氫化鎂、中孔炭複合體系和五氧化二鈮兩種固體粉末，通過球磨方法充分混合，將兩種粉末混合均勻後置於密閉反應器中，在無催化劑作用下體系內壓力為真空狀態時，加熱至350℃制氫，放氫產物為Mg/H2，並在350℃，2MPaH2的情況，通過吸氫循環利用，放氫反應如下：MgH2→Mg+H2。
實施例四
本發明提出的一種氫化鎂高性能可逆制氫體系及制氫方法，通過熔融法或溼化學法製得粒徑為80μm的氫化鎂/中孔炭複合體系和五氧化二鈮兩種固體粉末，並將兩種固體粉末按1:0.2重量比製成制氫體系，將氫化鎂、中孔炭複合體系和五氧化二鈮兩種固體粉末，通過球磨方法充分混合，將兩種粉末混合均勻後置於密閉反應器中，在無催化劑作用下加熱至320℃制氫，當體系內壓力為真空時放氫，放氫產物為Mg/H2，並在350℃，2MPaH2的情況，通過吸氫循環利用，放氫反應如下：MgH2→Mg+H2。
實施例五
本發明提出的一種氫化鎂高性能可逆制氫體系及制氫方法，通過熔融法或溼化學法製得粒徑為2μm的氫化鎂/中孔炭複合體系和五氧化二鈮兩種固體粉末，並將兩種固體粉末按1:0.2重量比製成制氫體系，將氫化鎂/中孔炭複合體系和五氧化二鈮兩種固體粉末，通過球磨方法充分混合，將兩種粉末混合均勻後置於密閉反應器中，在無催化劑作用下體系內壓力為真空狀態時，加熱至350℃制氫，放氫產物為Mg/H2，並在350℃，2MPaH2的情況，通過吸氫循環利用，放氫反應如下：MgH2→Mg+H2。
本發明提出的一種氫化鎂高性能可逆制氫體系及制氫方法，利用氫化鎂/中孔炭複合體系和五氧化二鈮兩種固體粉末製成制氫體系，通過球磨方法將氫化鎂/中孔炭複合體系和五氧化二鈮兩種固體粉末充分混合後，在無催化劑的作用下，通過加熱制氫，本發明提供了一種氫化鎂分解制氫的新途徑，得到的氫化鎂制氫體系完全為固態，避免了傳統液體燃料體系存在的溶解度限制問題，可獲得較高的質量儲氫密度，在無需催化劑的條件下便可提供長時間穩定的氫源，原料簡單易得，產物無汙染，本發明提出的制氫方法操作簡便，易於攜帶，對制氫裝置要求低，燃料轉化率高，可靠性高，可為多種軍用﹑民用移動式、可攜式設備及微型燃料電池提供高效、持續、穩定的氫源，值得推廣。
以上所述，僅為本發明較佳的具體實施方式，但本發明的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術範圍內，根據本發明的技術方案及其發明構思加以等同替換或改變，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。