專利名稱：一種制氫Al基合金復(fù)合材料及其制備和使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及氫能領(lǐng)域，尤其涉及一種新型的在室溫與水直接快速反應(yīng)產(chǎn)生 氫氣的Al基合金復(fù)合材料及制備和使用方法。
背景技術(shù)：
隨著能源供應(yīng)越來越緊張和一次能源燃燒所導(dǎo)致的污染問題越來越嚴(yán)重， 開發(fā)新的再生清潔能源日益緊迫。氫燃燒熱高、無污染而成為重要的再生能源。 氫的制備方法很多，其中金屬通過水解反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，是一種很有前景的生產(chǎn)、 儲(chǔ)存和運(yùn)輸能量的方式。尤其是鋁，資源豐富、產(chǎn)氫量大(1244L/Kg)、易保存， 是一種具有長遠(yuǎn)持續(xù)開發(fā)潛力的材料。它具有很多優(yōu)異的性能首先鋁的電化 當(dāng)量高(2980Ah/kg),為除鋰之外比能量最高的金屬；其次，鋁一空氣電池能 量密度大、質(zhì)量輕，其理論質(zhì)量比能量可達(dá)8100Wh/kg,壽命長而穩(wěn)定，可長 時(shí)間保存而不失效；與水反應(yīng)，產(chǎn)物為Al(OH)3、 A1203，可以回收循環(huán)使用， 不污染環(huán)境，屬于一種無害排放、符合新世紀(jì)保護(hù)環(huán)境主旨的理想的能源材料。 但是由于鋁和氧之間有很強(qiáng)的親和力，使鋁表面在空氣和水中會(huì)形成一層致密 的氧化膜，在中性溶液中處于鈍化狀態(tài)而不易與水迅速地反應(yīng)，釋放氫氣。
為了解決該問題，使A1能夠活化而直接與水反應(yīng)，研究者提出了如下的 一些方法Al合金中加入合金元素，形成二元或多元合金而使A1活化，例如 美國專利(US 4358291)的Al—Ga合金；通過球磨Al或Al合金粉末方法使 粉末形成高活性的表面而使Al粉末活化(CN03148830. 7);采用霧化等方法將 Al或Al合金制備成納米級(jí)粉末使之具有較高的比表面積而使Al活化。
對(duì)于合金化方法， 一般要么反應(yīng)速度較慢，要么需要含量較多的昂貴合金 元素(Ga、 In等)；而對(duì)于Al合金粉末，則存在活性大，不易保存、運(yùn)輸?shù)?缺點(diǎn)。因此，開發(fā)容易保存和運(yùn)輸、價(jià)格低廉的塊狀A(yù)l基合金是實(shí)現(xiàn)Al基合 金在產(chǎn)氫方面獲得廣泛應(yīng)用的一個(gè)重要保障條件。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的在于彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種能在室溫與
水直接快速反應(yīng)產(chǎn)生氫氣的A1基合金復(fù)合材料，能夠提高制氫效率，且易于 存儲(chǔ)運(yùn)輸。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案
本發(fā)明的制氫Al基合金復(fù)合材料由Al基合金與填充物所組成；所述Al
基合金采用Al與Sn、 Zn、 Bi、 Ga、 In、 Mg、 Pb元素所組成的二元或多元合金， 其中，Al含量3wt。/。到95wt%，余量為Sn、 Zn、 Bi、 Ga、 In、 Mg、 Pb中的一 種或多種；所述填充物采用無機(jī)納米管、微米管、納米線、納米纖維、無機(jī)顆 粒的一種或多種，該Al基合金復(fù)合材料中所述填充物的含量為1—90wt%。
進(jìn)一步，所述鋁基合金中Al的含量從從45wt。/。到85wt%;該A1基合金 復(fù)合材料中填充物的含量為3—20wt%。
進(jìn)一步，所述填充物為碳納米管或BN納米管。
進(jìn)一步，碳納米管與Al基合金復(fù)合之前，在空氣中加熱500—65(TC進(jìn)行 氧化處理；碳納米管的直徑為lnm—200nm。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種制備所述制氫Al基合金復(fù)合材料的方 法，為達(dá)到該目的，本方法包括以下步驟
制備直徑為50nm—lmm的Al的基合金粉末；將所述Al基合金粉末和填 充物按比例充分混合，之后在一定溫度和壓力條件下，由壓力機(jī)將A1基合金 粉末和填充物的混合物進(jìn)行壓制即得，溫度大于500攝氏度，壓力大于 300MPa。
進(jìn)一步，所述壓力機(jī)采用六面頂壓機(jī)，施加的壓力2—9GPa，壓力保持時(shí) 間IO — IOOO秒；壓制時(shí)，將A1基合金粉末和填充物的混合物接通交流電使其 產(chǎn)生高溫，Al基合金粉末和填充物的混合物的加熱溫度500-1200攝氏度。
本發(fā)明的又一 目的在于提供另一種制備所述制氫Al基合金復(fù)合材料的方
法，為達(dá)到該目的，本方法包括以下步驟
在真空或者惰性氣體環(huán)境下，將填充物加入熔融的Al基合金中充分?jǐn)嚢瑁?在模具中澆注后獲得所述的Al基合金復(fù)合材料。
本發(fā)明的又一 目的在于提供又一種制備所述制氫Al基合金復(fù)合材料的方
法，為達(dá)到該目的，本方法包括以下步驟
首先在一定的壓力下將填充物壓制成塊狀骨架，之后再將融化的Al基合
金熔體在真空下吸入塊狀填充物骨架中，或?qū)⑷诨腁l基合金熔體壓入塊狀 填充物骨架中從而獲得Al基合金復(fù)合材料。
本發(fā)明的還有一 目的在于提供一種提高所述Al基合金復(fù)合材料制氫速度
的方法，為達(dá)到該目的，本方法包括以下步驟
將所述A1基合金復(fù)合材料采用鍛壓、刨銑、拉拔、擠壓、切削、拉伸、
敲擊、噴丸加工方法中的一種或幾種進(jìn)行處理，然后直接與水反應(yīng)制備氫。
本發(fā)明的有益效果如下
本發(fā)明選擇了合適的Al基合金，這種Al基合金不會(huì)與水直接反應(yīng)(反應(yīng) 速度很小)但又應(yīng)該具有一定的活性；然后找到幾種方法將Al基合金與填充 物制成A1基合金復(fù)合材料，使其接觸水時(shí)可以迅速反應(yīng)生成氫氣，但在大氣 中存放時(shí)仍然保持相當(dāng)程度的穩(wěn)定性。本發(fā)明的設(shè)計(jì)思路是在不需要將Al基 合金制備成粉末的情況下，使A1基合金能夠接觸到盡量多的水，加大整個(gè)Al 基合金的活性，但是這種與水的接觸又不是像粉末一樣特別開放式的，平時(shí)存 放時(shí)大氣中的水蒸汽雖然能夠與Al基合金反應(yīng)，但反應(yīng)產(chǎn)物在一定程度上阻 礙反應(yīng)的繼續(xù)進(jìn)行。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)上述思路的具體手段之一是制備Al基合金與 一維納米管的復(fù)合材料， 一維納米管內(nèi)部的通道或Al基合金與這些一維納米 管的界面可以成為水進(jìn)入合金內(nèi)部的通道，由于納米管的比表面積很大，猶如 使Al基合金制備成Al納米粉末，大大增加了水與合金接觸的面積而使Al基
合金可以與水迅速反應(yīng)。另外，本發(fā)明采用Al基合金與無機(jī)顆?；蛞痪S納米 線等材料復(fù)合，也會(huì)起到相似的效果，只是水分子主要通過這些材料與Al基 合金的界面進(jìn)入到復(fù)合材料內(nèi)部。本發(fā)明的復(fù)合材料與水反應(yīng)時(shí)，水是通過 Al基合金與其它材料(填充物)的界面或是一維納米管的內(nèi)部通道進(jìn)入A1基 合金內(nèi)部的，在這一過程中，Al基合金不斷被反應(yīng)而消耗，使合金與水的界 面寬度加大，反應(yīng)將會(huì)越來越快，所以這種復(fù)合材料能夠與水持續(xù)快速反應(yīng)。 而當(dāng)本發(fā)明的復(fù)合材料在大氣中存放時(shí)，這種水的通道非常細(xì)小，Al基合金 與水反應(yīng)所產(chǎn)生的產(chǎn)物堆積在通道中，阻礙水的繼續(xù)進(jìn)入，使反應(yīng)不會(huì)很快進(jìn) 行，因此在大氣中存放就會(huì)相對(duì)穩(wěn)定。
本發(fā)明的Al基合金復(fù)合材料在水中能以較快的速度持續(xù)反應(yīng)，比相對(duì)應(yīng) 的組成該復(fù)合材料的Al基合金與水反應(yīng)的速度快幾倍乃至上百倍；但在大氣 中儲(chǔ)存時(shí)，本發(fā)明的A1基合金復(fù)合材料和相應(yīng)的A1基合金的穩(wěn)定性幾乎相當(dāng)； 本發(fā)明的方法可以將復(fù)合材料做成塊狀體，更適于存儲(chǔ)運(yùn)輸。本發(fā)明的A1基 合金復(fù)合材料與水反應(yīng)的速度足以滿足一般氫氣制備需要，并且持續(xù)時(shí)間長。 本發(fā)明進(jìn)一步選擇了合適的Al基合金、Al基合金占復(fù)合材料的質(zhì)量百分比， 單位體積或單位質(zhì)量本發(fā)明的復(fù)合材料產(chǎn)氫量最大可達(dá)純Al的85%以上。本 發(fā)明的復(fù)合材料在使用時(shí)可以通過各種機(jī)加工形式進(jìn)行預(yù)加工，增大其與水反 應(yīng)時(shí)的反應(yīng)速度，進(jìn)一步提高制氫效率。本發(fā)明的復(fù)合材料與水反應(yīng)的產(chǎn)物除 了氫氣之外為納米級(jí)的Al(OH)3顆粒，可以作為工業(yè)原料使用。
本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)、目標(biāo)和特征在某種程度上將在隨后的說明書中進(jìn)行闡 述，并且在某種程度上，基于對(duì)下文的考察研究對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是顯 而易見的，或者可以從本發(fā)明的實(shí)踐中得到啟示；本發(fā)明的目標(biāo)和其他優(yōu)點(diǎn)可 以通過說明書、權(quán)利要求書或者附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)和獲得。


圖1為實(shí)施例一中制備本實(shí)施例復(fù)合材料(Al—Sn/CNTs復(fù)合材料)時(shí)所 使用的壓力裝置示意簡圖。
圖2為實(shí)施例一中制備本發(fā)明復(fù)合材料時(shí)壓力裝置所施加的壓力與時(shí)間 的關(guān)系圖。
圖3為實(shí)施例一和實(shí)施例二中制備的不同成分配比的Al—Sn/CNTs復(fù)合 材料與水反應(yīng)速度的對(duì)比圖。
圖4為實(shí)施例一中Al — Sn/CNTs復(fù)合材料與水反應(yīng)產(chǎn)生的白色沉淀物掃 描電子顯微鏡(SEM)照片。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步描述-實(shí)施例一、
采用高溫高壓方法制備Al—Sn/CNTs復(fù)合材料。熔煉含有27wt%Al的Al 一Sn合金并通過一定的方法制成Al—Sn合金粉末，粉末的尺寸可在100nm— lmm之間變動(dòng)，在本例中粉末的尺寸約為O.lmm。采用化學(xué)氣相沉積方法 (CVD)制備多壁碳納米管(MWNTs)，這些MWNTs有一定的定向性并含有一 定比例的非晶碳。按碳納米管占復(fù)合材料制成品質(zhì)量比3%的比例取料，將碳 納米管和Al — Sn合金粉末混合并研磨30分鐘后放入到帶蓋的鉬杯5之中。然 后，如圖1所示，將鉬杯5放入近似于立方體的葉蠟石2中(見圖1)，葉蠟 石2是熱電絕緣體，用于傳遞壓力。葉蠟石2在兩個(gè)相對(duì)方向有圓形開孔，可 將鉬杯5放入其中。同時(shí)，鉬杯5兩端覆蓋石墨板6和鋼板1，用作電極以便 通電而加熱鉬杯5中的坯料。工作時(shí)，交流電通過坯料，坯料主要被焦耳熱加 熱。壓力是通過WC硬質(zhì)合金砧塊4和頂錘3從六個(gè)面均衡施加的，可防止 壓力不等造成的坯料密度分布不均勻。對(duì)葉蠟石2在60s內(nèi)加壓到6GPa，在 此壓力下保持120s，在此過程中給坯料通交流電，使坯料溫度達(dá)到100(TC， 頂錘3的壓力在60s內(nèi)降至0，在上述過程中壓力裝置所施加的壓力與時(shí)間的 關(guān)系如圖2所示，圖2中，橫軸表示時(shí)間，縱軸表示壓力。本實(shí)施例A1-Sn/CNTs 復(fù)合材料的制成品為圓柱形，其直徑約為15mm，外觀顏色與A1-Sn合金塊有
明顯不同，Al-Sn合金塊呈現(xiàn)銀白色，而Al-Sn/CNTs復(fù)合材料則為灰黑色， 這種塊狀的復(fù)合材料制成品在常溫空氣中具有一定的穩(wěn)定性，易于存放運(yùn)輸。 這種Al — Sn/CNTs復(fù)合材料在室溫下與水可直接反應(yīng)，圖3為單位質(zhì)量 Al-Sn/CNTs復(fù)合材料樣品與水反應(yīng)產(chǎn)生氫氣量隨時(shí)間的變化的關(guān)系。如圖所 示，其中橫軸為時(shí)間軸，縱軸為單位質(zhì)量Al-Sn/CNTs復(fù)合材料樣品的產(chǎn)氫體 積，曲線2表示本實(shí)施例的復(fù)合材料樣品與水反應(yīng)產(chǎn)生氫氣體積隨時(shí)間的變化 的關(guān)系。為了對(duì)比，圖3同時(shí)顯示單位質(zhì)量的沒有加入碳納米管A1-Sn合金粉 末樣品(含有27wtMAl)與水反應(yīng)產(chǎn)氫體積隨時(shí)間的變化曲線3。反應(yīng)時(shí)，有白 色沉淀物從復(fù)合材料中滲出，這些白色沉淀物為Al(OH)3，圖4為其SEM照片， 照片表明這些白色沉淀物由直徑100 — 300nm的顆粒組成。這些納米級(jí)別的 Al(OH)3顆粒，是具有高附加值的工業(yè)原料。
實(shí)施例二、
本實(shí)施例復(fù)合材料(其中使用的Al-Sn合金為含有27wt%Al的Al—Sn 合金)的制作方法與實(shí)施例一基本相同，不同的是，取原料時(shí)，按碳納米管占 復(fù)合材料制成品質(zhì)量比6%的比例取料，制成品的復(fù)合材料相比實(shí)施例一制成 品的顏色更深。本實(shí)施例制成品的復(fù)合材料在室溫下也與水可直接反應(yīng)，其單 位質(zhì)量Al-Sn/CNTs復(fù)合材料樣品與水反應(yīng)產(chǎn)生氫氣體積隨時(shí)間的變化關(guān)系如 圖3中曲線1所示。由圖3可以看出，制成品復(fù)合材料與水反應(yīng)的速度隨CNTs 含量在復(fù)合材料中所占比例的增大而增大。
本實(shí)施例采用真空吸鑄方法制備Al—Sn/CNTs復(fù)合材料。首先將實(shí)施例一 中的碳納米管在一定的壓力下壓制成圓柱型的碳納米管骨架，骨架的相對(duì)密度 隨壓力的增加而增加。所使用的Al—Sn合金含75wt^的Al，合金熔化后通 過真空吸鑄，將熔液吸入碳納米管骨架空隙之中，形成Al —Sn/CNTs復(fù)合材料。 這種方法所獲得的復(fù)合材料中碳納米管質(zhì)量百分比可達(dá)25wt%，所獲得的復(fù)
合材料與水反應(yīng)產(chǎn)生氫氣的最大速度比相應(yīng)未加入碳納米管的合金與水反應(yīng)
的速度大2 — 100倍。 實(shí)施例四、
本實(shí)施例采用壓力鑄造方法制備Al—Sn/CNTs復(fù)合材料。首先將所選擇的 多壁碳納米管(MWNTs)在一定的壓力下壓制成圓柱型的MWNTs骨架，骨架的 相對(duì)密度隨壓力的增加而增加。之后將熔融的含14wt%Al的Al—Sn合金在 lOOMPa的壓力下壓入MWNTs骨架中。這種方法所獲得的復(fù)合材料中碳納米管 質(zhì)量百分比可達(dá)25wt%，這種方法所獲得的Al—Sn/CNTs復(fù)合材料與水反應(yīng) 產(chǎn)生氫氣的速度比相應(yīng)未加入碳納米管的合金與水反應(yīng)的速度大2—數(shù)百倍。
實(shí)施例五、
本實(shí)施例采用壓力鑄造方法制備Al—Sn/定向排列CNTs復(fù)合材料。首先 采用浮動(dòng)催化劑方法制備定向排列多壁碳納米管(MWNTs)，所得定向排列 M麗Ts長度最大可達(dá)2mm。將這些大面積(2X2cm)生長的定向排列MWNTs放 入模具之中，將熔融的含14wt%Al的Al—Sn合金在lOOMPa的壓力下壓入到 定向排列MWNTs之中，獲得厚度與定向排列MWNTs長度相近的Al—Sn/定向排 列CNTs復(fù)合材料。這種方法所獲得的Al-Sn/定向排列CNTs復(fù)合材料與水反 應(yīng)產(chǎn)生氫氣的速度比合金成分、CNTs加入量相同但CNTs任意混亂排列的Al 一Sn/ CNTs復(fù)合材料與水反應(yīng)的速度大30%—500%。
實(shí)施例六、
本實(shí)施例采用與實(shí)施例一基本相同的高溫高壓方法制備Al—Sn/ CNTs復(fù) 合材料。但與實(shí)施例一不同的是，在將多壁碳納米管與Al基合金混合之前， 先對(duì)碳納米管在50(TC空氣中加熱100分鐘進(jìn)行氧化處理，其作用是減少碳納 米管樣品中的非晶碳并使碳納米管壁上產(chǎn)生可使水分子通過的孔洞。經(jīng)該氧化 步驟后所制備的Al — Sn/MWNTs復(fù)合材料與水反應(yīng)產(chǎn)生氫氣的速度比未經(jīng)氧化
步驟所制備的Al—Sn/MWNTs復(fù)合材料與水反應(yīng)的速度大50% —1000%。 實(shí)施例七、
本實(shí)施例采用與實(shí)施例一基本相同的高溫高壓方法制備Al — Sn/ SWNTs 復(fù)合材料。但與實(shí)施例一不同的是，所使用的碳納米管為單壁碳納米管 (SWNTs)，碳納米管在與Al基合金混合之前，先在55(TC空氣中加熱100分
鐘的氧化處理步驟，其作用是減少碳納米管樣品中的非晶碳并使碳納米管壁上 產(chǎn)生可使水分子通過的孔洞。在經(jīng)過氧化處理后，采用與實(shí)施例一相同的方法 獲得Al —Sn/ SWNTs復(fù)合材料。這種Al —Sn/ SWNTs復(fù)合材料與水反應(yīng)產(chǎn)生氫 氣的速度比原料配比相同但CNTs為MWNTs所制備的Al—Sn/ MWNTs復(fù)合材料 與水反應(yīng)的速度大25% — 1000%。其原因可能為水分子通過SWNTs內(nèi)部管 道的速度比通過M麗Ts內(nèi)部管道的速度快的多；SWNTs比同樣質(zhì)量的MWNTs有 更大的比表面積和更多的內(nèi)部通道。
實(shí)施例八、
采用與實(shí)施例一相同的高溫高壓方法制備A1—Sn/碳顆粒復(fù)合材料。但與 實(shí)施例一不同的是，碳納米管被質(zhì)量百分比相同的直徑1 u m的碳顆粒所替代。 這種Al — Sn/碳顆粒復(fù)合材料與水反應(yīng)產(chǎn)生氫氣的速度比相應(yīng)的Al — Sn/ CNTs復(fù)合材料與水反應(yīng)的速度要小10X—90X。其原因可能為水分子只能 通過合金與碳顆粒的界面進(jìn)入Al—Sn/碳顆粒復(fù)合材料；而除了可通過合金 與CNTs界面外，水分子還可通過CNTs 1^部管道進(jìn)入Al—Sn/ CNTs復(fù)合材料 內(nèi)部，因此合金更容易與水反應(yīng)。
實(shí)施例八、
采用與實(shí)施例一基本相同的高溫高壓方法制備A1基/CNTs復(fù)合材料。但 與實(shí)施例一不同的是，取料時(shí)，Al基合金采用Al — Sn — In合金，Al的含量為 52wt%， Sn含量為38wt96， In含量為10%,而碳納米管按照其占復(fù)合材料制成
品質(zhì)量比15%的比例取料，所制備的Al基合金復(fù)合材料同樣具備提高產(chǎn)氫效 率，易于存放的特點(diǎn)。
實(shí)施例九、
采用與實(shí)施例一基本相同的高溫高壓方法制備Al基/ CNTs復(fù)合材料。但 與實(shí)施例一不同的是，Al基合金采用Al—Bi合金，其Al的含量為33wt%， Bi 含量為67wt%，而碳納米管按照其占復(fù)合材料制成品質(zhì)量比10%的比例取料， 所制備的Al基合金復(fù)合材料同樣具備提高產(chǎn)氫效率，易于存放的特點(diǎn)。
實(shí)施例十、
采用與實(shí)施例一基本相同的高溫高壓方法制備Al基/ CNTs復(fù)合材料。但 與實(shí)施例一不同的是，Al基合金采用Al—Mg合金，其A1的含量為68wt呢，Mg 含量為32wt%,而碳納米管按照其占復(fù)合材料制成品質(zhì)量比18%的比例取料， 所制備的Al基合金復(fù)合材料同樣具備提高產(chǎn)氫效率，易于存放的特點(diǎn)。
實(shí)施例十一、
采用上述實(shí)施例A1基合金復(fù)合材料，在經(jīng)過鍛造后，與水反應(yīng)。所獲得 的經(jīng)鍛造機(jī)械加工的復(fù)合材料與水反應(yīng)產(chǎn)生氫氣的速度比相應(yīng)未經(jīng)機(jī)械加工 的復(fù)合材料與水反應(yīng)產(chǎn)生氫氣的速度提高2至上百倍。
通過以上實(shí)施例可見本發(fā)明的、在室溫與水直接快速反應(yīng)產(chǎn)生氫氣的Al 基合金復(fù)合材料，能夠提高制氫效率，且易于存儲(chǔ)運(yùn)輸。同時(shí)研究還表明，與 實(shí)施例八和實(shí)施例九類似，Al—Sn—Ga—In、 Al-In-Bi、 A1-Ga等同類的Al 基合金與碳納米管的復(fù)合材料均具備提高產(chǎn)氫效率，易于存放的特點(diǎn)。合適的 合金元素比例對(duì)氫氣產(chǎn)生的速度和最終產(chǎn)量有重要影響，并直接與原始Al合 金與水反應(yīng)速度、產(chǎn)量成正相關(guān)。采用實(shí)施例一至實(shí)施例十所獲得的各種Al 基合金復(fù)合材料，在經(jīng)過鍛壓、刨銑、拉拔、擠壓、切削、拉伸、敲擊、噴丸、
粉碎等一種或幾種機(jī)械加工之后，也可直接與水反應(yīng)。所獲得的經(jīng)機(jī)械加工復(fù) 合材料與水反應(yīng)產(chǎn)生氫氣的速度比相應(yīng)未經(jīng)機(jī)械加工的復(fù)合材料與水反應(yīng)產(chǎn) 生氫氣的速度提高幾到上百倍。
最后說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，本 領(lǐng)域普通技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案所做的其他修改或者等同替換，只要不 脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.一種制氫Al基合金復(fù)合材料，其特征在于由Al基合金與填充物所組成；所述Al基合金采用Al與Sn、Zn、Bi、Ga、In、Mg、Pb元素所組成的二元或多元合金，其中，Al含量3wt％到95wt％，余量為Sn、Zn、Bi、Ga、In、Mg、Pb中的一種或多種；所述填充物采用無機(jī)納米管、微米管、納米線、納米纖維、無機(jī)顆粒的一種或多種，該Al基合金復(fù)合材料中所述填充物的含量為1-90wt％。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制氫A1基合金復(fù)合材料，其特征在于所述鋁 基合金中Al的含量從從45wt96到85wt%;該Al基合金復(fù)合材料中填充物的含 量為3_20wt%。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制氫Al基合金復(fù)合材料，其特征在于所 述填充物為碳納米管或BN納米管。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的制氫A1基合金復(fù)合材料，其特征在于碳納米 管與A1基合金復(fù)合之前，在空氣中加熱500—65(TC進(jìn)行氧化處理；碳納米管 的直徑為lnm—200nm。
5. 所述制氫A1基合金復(fù)合材料的制備方法，特征在于包括以下步驟 制備直徑為50nm—lmm的Al基合金粉末；將所述Al基合金粉末和填充物按比例充分混合，之后在一定溫度和壓力條件下，由壓力機(jī)將Al基合金粉 末和填充物的混合物進(jìn)行壓制即得，溫度大于500攝氏度，壓力大于300MPa。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的制氫Al基合金復(fù)合材料的制備方法，特征在于， 采用六面頂壓機(jī)制備，施加的壓力2—9GPa，壓力保持時(shí)間IO—IOOO秒；壓 制時(shí)，將Al基合金粉末和填充物的混合物接通交流電使其產(chǎn)生高溫，Al基 合金粉末和填充物的混合物的加熱溫度500-1200攝氏度。
7. 所述制氫A1基合金復(fù)合材料的制備方法，特征在于包括以下步驟 在真空或者惰性氣體環(huán)境下，將填充物加入熔融的Al基合金中充分?jǐn)嚢?，在模具中澆注后獲得所述的Al基合金復(fù)合材料。
8. 所述制氫A1基合金復(fù)合材料的制備方法，特征在于包括以下步驟 首先在一定的壓力下將填充物壓制成塊狀骨架，之后再將融化的Al基合 金熔體在真空下吸入塊狀填充物骨架中，或?qū)⑷诨腁l基合金熔體壓入塊狀 填充物骨架中從而獲得Al基合金復(fù)合材料。
9.加快所述A1基合金復(fù)合材料與水反應(yīng)速度的使用方法，其特征在于 將所述A1基合金復(fù)合材料采用鍛壓、刨銑、拉拔、擠壓、切削、拉伸、敲擊、 噴丸和粉碎機(jī)加工方法中的一種或幾種進(jìn)行處理，然后直接與水反應(yīng)制備氫 氣。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種制氫Al基合金復(fù)合材料及其制備和使用方法，該Al基合金復(fù)合材料由Al基合金與填充物所組成；所述Al基合金采用Al與Sn、Zn、Bi、Ga、In、Mg、Pb元素所組成的二元或多元合金，其中，Al含量3wt％到95wt％，余量為Sn、Zn、Bi、Ga、In、Mg、Pb中的一種或多種；所述填充物采用無機(jī)納米管、微米管、納米線、納米纖維、無機(jī)顆粒的一種或多種，該Al基合金復(fù)合材料中所述填充物的含量為1-90wt％；本發(fā)明能夠提高制氫效率，且易于存儲(chǔ)運(yùn)輸。
文檔編號(hào)C01B3/08GK101358310SQ20081014142
公開日2009年2月4日 申請(qǐng)日期2008年9月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月23日
發(fā)明者張迎九, 方海江 申請(qǐng)人:河南四方超硬材料有限公司