本發明屬于儲氫材料，涉及一種高性能鎂基復合儲氫材料及其制備方法和應用。

背景技術：

1、近年來，隨著化石能源逐漸枯竭，環境、氣候問題日益嚴峻。降低對傳統化石能源的依賴、開發清潔、高效、可持續利用的替代能源成為了全球各國的迫切需求和共同目標。氫能由于其熱值高、生產原料及使用產物均為水，被認為是最具發展潛力的清潔能源載體之一。有望成為最理想的替代能源。氫能的開發包括制氫、儲氫、用氫三個環節，而儲氫技術作為連接氫氣生產端和應用端的關鍵橋梁，正面臨安全性低、能量密度低等諸多挑戰。相比于其他儲氫方式，固態儲氫有著安全可靠、能量密度高等優勢，其技術發展已成為儲氫領域的研究熱點。

2、在眾多儲氫材料中，mgh2因其較高的儲氫密度(7.6wt％),良好的循環性能和自然界儲備豐富等優點成為了研究人員的重點開發和優化對象。然而，儲氫過程易團聚、熱力學穩定性高、動力學緩慢等問題制約了其大規模應用。目前，人們主要通過納米化、合金化、添加催化劑等方法對mgh2進行改性，在室溫吸氫、快速放氫、循環性能提升等方面已取得顯著突破。但距離mgh2儲氫的大規模投入實用仍有很長的路要走。

3、大量研究表明，二維mxene是一種具有特殊手風琴狀、結構穩定、導電性良好的高催化活性材料，其特殊的層狀結構和性質能有效地防止mgh2團聚、降低mgh2吸/放氫溫度、加快其吸/放氫速率，并優化其循環吸/放氫性能。其中，雙過渡金屬mxene材料還可提供更多的活性位點和電子、氫轉移的通道，可作為提升mgh2綜合儲氫性能的良好催化劑，對實現mgh2在實際應用中的長期、高效儲氫、如在氫能源汽車和儲能系統中具有重要意義。

4、中國專利申請cn202111077460.0公開了一種高性能高容量mg-al-y基儲氫材料的制備方法，該方法是在惰性氣氛下用中頻感應熔煉爐對原料進行加熱熔化，澆注成型，將鑄錠粉化破碎成200-300目的粉末，混合負載過渡金屬的多孔碳基催化劑tm@c和金屬氟化物進行高能球磨，得到以下成分組成的儲氫材料：mgxalyyz+a％tm@c+b％金屬氟化物，其中：mgxalyyz為mg-al-y貯氫合金，x、y、z為原子比，其中x+y+z＝100,5≤y≤15,5≤z≤10，a、b為以mg-al-y貯氫合金粉末質量為基數添加tm@c和金屬氟化物的質量百分比，a、b為3～5。但是，該專利提供的儲氫材料存在儲氫量較低、放氫溫度較高、吸/放氫動力學性能緩慢等缺陷。

技術實現思路

1、本發明的目的就是為了提供一種高性能鎂基復合儲氫材料及其制備方法和應用，其具有更低的吸/放氫溫度、更快的動力學性能和優異的循環穩定性。

2、本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

3、在一方面，本發明提供了一種高性能鎂基復合儲氫材料的制備方法，包括以下步驟：

4、s1、將hf溶液置于帶蓋容器中，加熱至目標溫度后保溫備用；

5、s2、將前驅體mo2v2alc3粉末加入s1中的hf溶液中，并在所述目標溫度下反應，所得反應產物離心、洗滌、抽濾，所得沉淀物再冷凍干燥，得到mo2v2c3mxene粉末；

6、s3、將mo2v2c3?mxene粉末與mgh2粉末按照x:100-x的質量比混勻，轉移至球磨罐中進行球磨處理，制得所需mgh2-x?wt％mo2v2c3鎂基復合儲氫材料，其中，x的取值范圍為5～40，示例性的，可以為5，7.5，10，12.5，40等。

7、進一步的，所述hf溶液的質量分數為40～60％，優選為50％。

8、進一步的，所述目標溫度為50～60℃，優選為55℃。

9、進一步的，前驅體mo2v2alc3粉末與hf溶液的添加量之比為(0.8～1.2)g：20ml，優選為1g：20ml。

10、進一步的，s2中，反應的時間為72～144h，優選為96h。

11、進一步的，s2中，洗滌過程為：用去離子水對離心分離的產物洗滌至上清液為中性。

12、進一步的，s2中，冷凍干燥的溫度為-35℃以下，時間為12～36h，優選為24h。

13、進一步的，s3中，球磨處理中，控制球料比為55～65:1，優選為60:1，球磨轉速為400～600rpm，優選為500rpm，時間為8～12h，優選為10h。

14、在第二方面，本發明提供了一種高性能鎂基復合儲氫材料，其采用如上所述的制備方法制備得到，所述復合儲氫材料的組成為mgh2-x?wt％mo2v2c3，其主相為mgh2粉末，mo2v2c3為一種新型二維mxene材料，具有明顯手風琴狀結構，由氫氟酸刻蝕得到，主相mgh2粉末與mo2v2c3粉末通過球磨方法均勻混合。

15、在第三方面，本發明提供了一種高性能鎂基復合儲氫材料在氫能源汽車和儲能系統中的應用。

16、與現有技術相比，本發明具有以下優點：

17、(1)所制備的高性能mgh2-x?wt％mo2v2c3(x＝5，7.5，10，12.5，40)鎂基復合儲氫材料具有更低的吸/放氫溫度、更快的動力學性能和優異的循環穩定性。

18、(2)以mgh2粉末、hf、前驅體mo2v2alc3粉末等常規樣品為原料，基于弱酸刻蝕法和球磨法制備。mo2v2c3?mxene材料的刻蝕產物純度高，制備方法簡單，mgh2-x?wt％mo2v2c3(x＝5，7.5，10，12.5，40)儲氫材料性能優異、mo2v2c3mxene材料的添加量少，儲氫過程不易發生團聚，成本低廉，可大規模生產。

技術特征：

1.一種高性能鎂基復合儲氫材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據權利要求1所述的一種高性能鎂基復合儲氫材料的制備方法，其特征在于，所述hf溶液的質量分數為40～60％。

3.根據權利要求1所述的一種高性能鎂基復合儲氫材料的制備方法，其特征在于，所述目標溫度為50～60℃。

4.根據權利要求1所述的一種高性能鎂基復合儲氫材料的制備方法，其特征在于，前驅體mo2v2alc3粉末與hf溶液的添加量之比為(0.8～1.2)g：20ml。

5.根據權利要求1所述的一種高性能鎂基復合儲氫材料的制備方法，其特征在于，s2中，反應的時間為72～144h。

6.根據權利要求1所述的一種高性能鎂基復合儲氫材料的制備方法，其特征在于，s2中，洗滌過程為：用去離子水對離心分離的產物洗滌至上清液為中性。

7.根據權利要求1所述的一種高性能鎂基復合儲氫材料的制備方法，其特征在于，s2中，冷凍干燥的溫度為-35℃以下，時間為12～36h。

8.根據權利要求1所述的一種高性能鎂基復合儲氫材料的制備方法，其特征在于，s3中，球磨處理中，控制球料比為55～65:1，球磨轉速為400～600rpm，時間為8～12h。

9.一種高性能鎂基復合儲氫材料，其采用如權利要求1-8任一項所述的制備方法制備得到，其特征在于，所述復合儲氫材料的組成為mgh2-x?wt％mo2v2c3。

10.如權利要求9所述的一種高性能鎂基復合儲氫材料在氫能源汽車和儲能系統中的應用。

技術總結
本發明涉及一種高性能鎂基復合儲氫材料及其制備方法和應用，所提供的高性能MgH<subgt;2</subgt;?x?wt％Mo<subgt;2</subgt;V<subgt;2</subgt;C<subgt;3</subgt;鎂基復合儲氫材料，其主相為MgH<subgt;2</subgt;粉末，Mo<subgt;2</subgt;V<subgt;2</subgt;C<subgt;3</subgt;為一種新型二維MXene材料，具有明顯手風琴狀結構，由氫氟酸刻蝕得到，主相MgH<subgt;2</subgt;粉末與Mo<subgt;2</subgt;V<subgt;2</subgt;C<subgt;3</subgt;粉末通過球磨方法均勻混合，其初始放氫溫度低至180℃，放氫活化能低至87.7kJ/mol<supgt;?1</supgt;，并能從室溫開始快速吸氫，吸/放氫動力學性能及循環穩定性能均顯著優于純MgH<subgt;2</subgt;，在發展如氫能源汽車等室溫儲氫技術和提高氫能利用效率方面具有重要意義。

技術研發人員：武英,段興青,劉博古,黃海翔
受保護的技術使用者：華北電力大學
技術研發日：
技術公布日：2025/4/24