一种储氢用钛铁合金的制备方法

1.本发明涉及储氢材料制备的技术领域，尤其涉及一种储氢用钛铁合金的制备方法。


背景技术：

2.氢能具有可再生、燃烧率高、无污染、利用率高等优点，被公认为最有价值的新能源之一。因此，对其高效利用的关键就是开发出安全、经济、便携的储氢技术。
3.目前主要有三种储氢方式：高压储氢、液态储氢和合金储氢。与液态和高压储氢不同的是，合金储氢的储氢密度更大，并且运输方便，极大地减少了成本，对大规模地运用氢能具有重要的意义。
4.而主要的储氢合金有稀土系ab5合金、a2b型合金、ab2型合金、v基固溶体型合金以及ab型合金等。
5.tife合金是典型的ab型储氢合金，具有吸放氢速度快、室温下可逆进行吸放氢过程、理论储氢量高、能够多次吸放氢的特点，极具大规模工业化应用前景。
6.现有技术中，制备tife合金的方法包括机械合金化法、电弧熔炼法、自蔓延高温合成法以及电感熔炼法等。其中，工业制备tife合金最常用的方法之一是电感熔炼法。该方法可以制备几公斤到几吨不等的tife合金，其主要流程为：将合金原料铁和钛置于真空感应炉内，并通入惰性气体，通过高频感应加热金属至熔融状态，熔炼结束后将合金进行浇铸处理。然而，该方法的耗电量大，并且原料为高纯的钛和铁，成本较高。
7.例如中国专利cn105779848a公开了一种钛铁基储氢合金，实验所使用的金属单质的纯度均在99％以上，原料经清洁后置于感应悬浮熔炼炉中抽真空氩气气氛下感应熔炼，属于高压合金储氢，成本较高，耗电量较大，能够处理的原料质量较低。
8.例如中国专利cn109022788a公开了一种制备钛铁合金的方法，其是通过将钛铁矿制成球团后进行气基还原，然后以气基还原的钛铁矿为原料，采用自蔓延方式生产钛铁合金。需要先将钛铁矿制成球团，添加的物料成本高，在马弗炉中预氧化消耗的热量较多，后续的还原更是加大了热能的消耗；氯酸钠和氟化钙在自蔓延方式中会产生危害环境的物质，对环境很不友好。
9.最近新出了通过利用铁盐和钛盐混合，还原制备得到钛铁合金储氢材料。这种方法显然过程繁杂，添加剂成分会加大钛铁合金的成分复杂性，且需要的低温热处理时间较长，特别是将凝胶状材料与掺杂金属粉末进行混合的混合均匀度难以进行有效控制，不利于生产粉末状和块体状储氢材料。
10.例如中国专利cn108907227a公开了一种用于燃料电池汽车的钛铁合金储氢材料及制备方法，所述钛铁合金储氢材料是由铁盐和钛盐在还原剂、造孔剂和絮凝剂的作用下制成凝胶，并经金属粉末掺杂、热处理、成型而制得；其中的造孔剂和絮凝剂的添加成本高，掺杂过程难以控制混合均匀性，并不适合制备粉末状储氢材料。
11.而在铁盐和钛盐混合喷雾热解基础上进行的还原处理、熔盐电解处理得到的钛铁
合金，则是热处理过程消耗热能太多，压制时的压力非常高，采用的熔盐包括卤盐，在电解过程中会产生大量的卤气，不利于工业生产。
12.例如cn115992373a公开了一种钛铁合金材料的制备方法，其中的铁盐和钛盐经过喷雾热解炉热解得到包含氧化铁和氧化钛的复合氧化粉体，还原得到的铁和氧化钛的复合粉体经过高压压制成块体材料，其后续作为熔盐电解阴极进行电解得到钛铁合金；其中的工业成本较大，副反应产物容易对环境和操作人员造成危害。
13.而熔盐电解制备钛铁合金的技术有很多，例如中国专利cn109913910a、cn113445080a和cn110656212a中都有涉及；其中：
14.cn109913910a中公开了需要将钛铁矿和还原剂碳按比例均匀混合后置于熔融氧化物电解质中，以广泛存在、简单易得的碳为钛铁矿中铁元素的还原剂，以还原所得铁水为阴极；然而其中的钛铁矿还原所获得的不仅仅是铁水，还包括其他合金熔体，故而其所制备的钛铁合金中的其他合金较多；且其是以钛含量的选择为电解停止时机，所制备的钛铁合金产物的成分含量难以调控。
15.cn113445080a中公开了一种基于液态阴极-可溶性含钛阳极直接电解制备钛合金的方法，采用的是可溶性阳极，而其是由碳热还原高钛渣、钛铁矿等制备的ti-c-o、ti-c-o-n或硫热还原制备的ti-s及ti-c-s化合物悬浮熔炼制备而成，故而所制备的钛合金并不能够制备钛铁合金，制备的钛合金中的合金成分含量并不能够得到有效精准的控制。
16.cn110656212a中公开了一种高炉与电解炉联合生产制备钛合金的方法，原料采用的是钒钛磁铁矿原矿，通过高炉制备的铁水和熔融含钛高炉渣通过管道分别进入电解炉内，制备钛铁合金的过程复杂，需要先制备出液态硅铁合金，之后在电解炉内注入新的铁水，继续电解，并获得液态钛-铁合金；需要先大幅度降低硅元素含量，制备过程消耗的热能较多，液态钛-铁合金中的成分比例难以控制。


技术实现要素：

17.本发明所要解决的技术问题是当前的制备钛铁合金方法中，自蔓延高温合成法以及电感熔炼法成本较高、耗电量和耗热量较大、能够处理的原料质量相对较低、且处理方法过程繁杂、操作难度大；而铁盐和钛盐混合还原制备则存在添加剂的添加成本高、后续掺杂过程难以控制混合均匀性、对钛铁合金的合金成分和含量难以精准控制的技术缺陷；虽然涉及了熔盐电解处理，但是其中的作为阳极材料和阴极材料的选择熔盐电解不能进行连续生产，至于其他的熔盐电解处理，则存在工业成本较大、副反应产物容易对环境和操作人员造成危害、电解停止时机的选择会对所制备的钛铁合金产物的成分含量难以调控等技术缺陷，不利于工业大规模生产和推广。
18.为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案如下：
19.一种储氢用钛铁合金的制备方法，所述制备方法采用液态铁作为电解阴极，石墨作为电解阳极，cao-mgo-al2o3作为支持电解质，将钛精矿或经过电炉冶炼制得的高钛渣加入到支持电解质中，进行熔融电解得到液态合金；将液态合金引入到保温炉进行保温处理，并对液态合金成分进行调节；之后根据需要制备所需形态的tife储氢合金。
20.优选地，所述制备方法具体包括以下步骤：
21.s1：将将钛精矿或经过电炉冶炼制得的高钛渣作为钛铁合金的钛源；
22.s2：将石墨作为电解槽的电解阳极，将液态金属fe作为电解槽的电解液态阴极；
23.s3：将cao-mgo-al2o3作为支持电解质加入到电解槽中，然后将步骤s1的钛铁合金的钛源添加到支持电解质中，之后电解槽升温直至支持电解质和钛源呈熔融态，均匀分布，形成混合熔融电解质；
24.s4：将步骤s2中电解阳极下放进入到步骤s3中混合熔融电解质中，采用恒电流电解，还原得到的钛沉积到电解液态阴极中，形成液态的钛铁合金；
25.s5：将步骤s4中液态的钛铁合金通过装置结构引入到保温炉中，取出一部分液态的钛铁合金进行钛铁比例检测，钛铁比例检测结果取平均值，得到平均钛铁比例值；
26.s6：如果步骤s5中平均钛铁比例值不是1：1，则需要通过加入缺少的金属单质进行补充调节，调节后再次检测，直至平均钛铁比例值是1：1，得到符合产品要求的液态tife合金；
27.s7：将步骤s6中液态tife合金从保温炉中引出，根据需要制备成所需形态的tife储氢合金。
28.优选地，步骤s1中的钛精矿的主要成分按质量百分比计为44.60％tio
2-43.72％fe2o
3-5.20％mgo-3.02％sio
2-1.22％so
3-1.07％al2o3；高钛渣的主要成分按质量百分比计为77.24％tio
2-7.84％fe2o
3-5.50％sio
2-3.55％mgo-2.13％al2o
3-2.11％mno。
29.优选地，步骤s2中液态金属fe通过将纯度＞99.9％的金属fe粉熔化制得，液态金属fe置于电解槽的底部，电解槽的底部设置有阀门；电解槽的顶部安装有惰性气体管道和废气出口。
30.优选地，步骤s3中的步骤s1的钛铁合金的钛源添加到支持电解质的过程需要保持惰性气体的持续通入；其中：支持电解质的成分按重量百分比计为：44-50％的cao，6-12％的mgo以及41-47％的al2o3；惰性气体的成分为氩气或氦气，供气流量为100-200ml/min。
31.优选地，步骤s3中的熔融态需要将电解槽升温到1550-1700℃，保温3-4h；其中：升温速率为5-10℃/min。
32.优选地，步骤s4中的采用恒电流电解，电流密度控制在0.01-10a/cm2之间。
33.优选地，步骤s4中的恒电流电解之后还需要继续升高100℃的温度，保温2-4h。
34.优选地，步骤s4中混合熔融电解质的厚度和液态阴极厚度的比值为2-5之间。
35.优选地，步骤s4中电解停止时机的获得，是计算得到将电解质中全部的钛电解出所需的电量，通过电量/电流，得到停止电解的时间。
36.优选地，步骤s5中的钛铁比例检测是通过用xrf分析液态的钛铁合金中钛铁的摩尔比，之后测量电解槽前后的重量差。
37.优选地，步骤s5中的取出一部分液态的钛铁合金指的是取出3-5g液态的钛铁合金。
38.优选地，步骤s6中根据平均钛铁比例值，确定加入缺少的金属单质颗粒进行补充调节的量；将缺少的金属单质颗粒通过添加装置加入到电解槽中，制备成钛铁比1：1的液态tife合金。
39.优选地，步骤s6中添加装置为金属添加管、载气添加装置、喷吹搅拌气体装置等。
40.优选地，步骤s6中通过添加装置加入为将缺少的金属单质颗粒通过金属添加管加入到电解槽内液态的钛铁合金中，需要搅拌装置对添加后液态的钛铁合金进行搅拌混匀。
41.优选地，步骤s6中通过添加装置加入为通过载气添加装置将缺少的金属单质颗粒加入到液态的钛铁合金中，需要搅拌装置对添加后液态的钛铁合金进行搅拌混匀。
42.优选地，步骤s6中通过添加装置加入为通过喷吹搅拌气体装置将缺少的金属单质颗粒加入到液态的钛铁合金中，并搅拌混匀。
43.优选地，步骤s7中根据需要制备成所需形态的tife储氢合金，所需形态包括利用超高速气流将液态tife合金破碎成细小的液滴并凝固成球形的粉末，或直接将液态tife合金浇铸在特定的模具中得到tife合金铸锭。
44.优选地，步骤s7中球形的粉末粒径为30-50μm，粉末颗粒的表面结构为表面粗糙的球形；tife合金铸锭的致密度不低于95％，铸造组织结构为tife合金相。
45.优选地，步骤s7中粉末的成分按质量百分比计为：ti 46.5-49.5％，fe48-49.8％，ti+fe不大于99.3％、不低于94.5％，余量为不可避免的杂质；铸锭的成分按质量百分比计为：ti 46-49％，fe 48-50％，ti+fe不大于99％、不低于94％，余量为不可避免的杂质。
46.优选地，步骤s7中粉末在常温常压条件下，当钛含量为46.5-47.5％时，吸氢量为1.71-1.75wt.％；当钛含量为47.5-48.5％时，吸氢量为1.7-1.73wt.％；当钛含量为48.5-49.5％时，吸氢量为1.72-1.75wt.％。
47.优选地，步骤s7中粉末在常温常压条件下，吸放氢循环15次后，当钛含量为46.5-47.5％时，重复吸放氢2-4次可以完全活化；当钛含量为47.5-48.5％时，重复吸放氢2-5次可以完全活化；当钛含量为48.5-49.5％时，重复吸放氢2-4次可以完全活化。
48.优选地，步骤s7中粉末在常温常压条件下，吸放氢循环50次后，当钛含量为46.5-47.5％时，吸氢量为1.71-1.74wt.％；当钛含量为47.5-48.5％时，吸氢量为1.7-1.73wt.％；当钛含量为48.5-49.5％时，吸氢量为1.71-1.74wt.％。
49.优选地，步骤s7中粉末在常温常压条件下，吸放氢循环100次后，当钛含量为46.5-47.5％时，吸氢量为1.7-1.73wt.％；当钛含量为47.5-48.5％时，吸氢量为1.7-1.72wt.％；当钛含量为48.5-49.5％时，吸氢量为1.7-1.72wt.％。
50.优选地，步骤s7中粉末在常温常压条件下，吸放氢循环150次后，当钛含量为46.5-47.5％时，吸氢量为1.69-1.72wt.％；当钛含量为47.5-48.5％时，吸氢量为1.69-1.71wt.％；当钛含量为48.5-49.5％时，吸氢量为1.69-1.71wt.％。
51.优选地，步骤s7中tife合金铸锭在常温常压条件下，当钛含量为46-47％时，吸氢量为1.71-1.74wt.％；当钛含量为47-48％时，吸氢量为1.7-1.73wt.％；当钛含量为48-49％时，吸氢量为1.7-1.74wt.％。
52.优选地，步骤s7中tife合金铸锭在常温常压条件下，吸放氢循环15次后，当钛含量为46-47％时，重复吸放氢2-5次可以完全活化；当钛含量为47-48％时，重复吸放氢3-5次可以完全活化；当钛含量为48-49％时，重复吸放氢3-4次可以完全活化。
53.优选地，步骤s7中tife合金铸锭在常温常压条件下，吸放氢循环50次后，当钛含量为46-47％时，吸氢量为1.71-1.73wt.％；当钛含量为47-48％时，吸氢量为1.7-1.72wt.％；当钛含量为48-49％时，吸氢量为1.7-1.73wt.％。
54.优选地，步骤s7中tife合金铸锭在常温常压条件下，吸放氢循环100次后，当钛含量为46-47％时，吸氢量为1.7-1.72wt.％；当钛含量为47-48％时，吸氢量为1.69-1.71wt.％；当钛含量为48-49％时，吸氢量为1.7-1.71wt.％。
55.优选地，步骤s7中tife合金铸锭在常温常压条件下，吸放氢循环150次后，当钛含量为46-47％时，吸氢量为1.69-1.71wt.％；当钛含量为47-48％时，吸氢量为1.68-1.71wt.％；当钛含量为48-49％时，吸氢量为1.68-1.71wt.％。
56.上述技术方案，与现有技术相比至少具有如下有益效果：
57.上述方案，本发明提出一种储氢用钛铁合金的制备方法，利用钛铁矿或高钛渣进行熔盐电解，液态的钛铁合金通过装置结构引入到保温炉中，监测分析液态的钛铁合金中的钛铁比例，不满足1：1钛铁比例的液态的钛铁合金中需要通过添加金属单质粉末进行调节，最终获得满足1：1钛铁比例的液态的钛铁合金；该方法具有操作简单、易于规模化生产、制备的钛铁合金的纯度高、吸氢性能高等优点，是储氢用钛铁合金制备的有效技术路线。
58.本发明的熔盐电解原料来源广泛，成本低，且混合熔融电解质中的各成分分布均匀，电解效率高。
59.本发明的升温速率为5-10℃/min，属于缓慢升温，其是为了使电解质均匀融化。
60.本发明的恒电流电解之后还需要继续升高100℃的温度，其是为了保证电解质和铁都为液态。
61.本发明的进行xrf测试，并计算平均钛铁比例值，所得到的平均钛铁比例值与真实值的偏差仅为
±
2％，利于指导工业生产实践。
62.本发明中的恒电流电解的电流效率为85-95％，石墨阳极的损耗率为20-30％，制备的所需形态的tife储氢合金的纯度不低于95％。
63.总之，本发明方法相对于其他传统方法，制备过程成本较低、耗电量和耗热量较小、能够处理的原料质量相对较高、且处理方法过程简单、操作难度小；掺杂过程能够控制混合均匀性、对钛铁合金的合金成分和含量可以实现精准控制；整个制备过程对环境友好，利于工业大规模生产和推广。
附图说明
64.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
65.图1为本发明的一种储氢用钛铁合金的制备方法的液态阴极电解-保温装置示意图。
66.附图标记说明如下：
67.1、惰性气体管道；2、废气出口；3、电解槽；4、混合熔融电解质；5、电解液态阴极；6、电解阳极；7、第一阀门；8、金属添加管；9、隔热材料；10、浇铸模具；11、第二阀门。
具体实施方式
68.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
69.实施例1
70.一种储氢用钛铁合金的制备方法，所述的制备方法结合图1，具体包括如下步骤：
71.s1：将150g高钛渣作为钛铁合金的钛源；其中：高钛渣的主要成分是质量比为77.24％tio
2-7.84％fe2o
3-5.50％sio
2-3.55％mgo-2.13％al2o
3-2.11％mno；
72.s2：将石墨作为电解槽3的电解阳极6，将100g液态金属fe作为电解槽的电解液态阴极5；其中：液态金属fe通过将纯度＞99.9％的金属fe粉熔化制得，液态金属fe置于电解槽3的底部，电解槽3的底部设置有与保温炉连通的装置结构，其上设置有第一阀门7；电解槽3的顶部安装有惰性气体管道1和废气出口2；
73.s3：将cao-mgo-al2o3作为支持电解质加入到电解槽中，然后将步骤s1的钛铁合金的钛源添加到支持电解质中，之后电解槽升温直至支持电解质和钛源呈熔融态，温度为1700℃，保温3h，升温速率为5℃/min；支持电解质和钛源均匀分布，形成混合熔融电解质4；其中：步骤s3中的步骤s1的钛铁合金的钛源添加到支持电解质的过程需要保持惰性气体的持续通入；其中：支持电解质的成分按重量百分比计为：45％的cao，10％的mgo以及45％的al2o3；惰性气体的成分为高纯氩气，供气流量为150ml/min；
74.s4：将步骤s2中电解阳极6下放进入到步骤s3中混合熔融电解质4中，采用恒电流电解，电流密度控制在0.1a/cm2之间，还原得到的钛沉积到电解液态阴极中，形成液态的钛铁合金；恒电流电解停止时机为计算得到将电解质中全部的钛电解出所需的电量，通过电量/电流，得到停止电解的时间；恒电流电解时间为6h，恒电流电解之后还需要继续升高100℃的温度，保温2h；且步骤s4中混合熔融电解质4的厚度和电解液态阴极5的厚度的比值为3；
75.s5：将步骤s4中液态的钛铁合金通过装置结构引入到内壁夹杂隔热材料9的保温炉中，保温炉的底部偏离电解槽的一侧设置有排出口，其上设置有第二阀门11；打开第二阀门11，取出3g液态的钛铁合金进行钛铁比例检测，而钛铁比例检测是通过用xrf分析液态的钛铁合金中钛铁的摩尔比，之后测量电解槽前后的重量差；钛铁比例检测结果取平均值，得到平均钛铁比例值；
76.s6：步骤s5中平均钛铁比例值不是1：1，根据平均钛铁比例值，确定加入缺少的金属fe单质颗粒进行补充调节的量；将缺少的金属fe单质颗粒通过金属添加管8加入到电解槽内液态的钛铁合金中，并搅拌混匀，保温3h，制备成钛铁比1：1的液态tife合金，得到符合产品要求的液态tife合金；
77.s7：将步骤s6中第二阀门11打开，液态tife合金从保温炉中引出，根据需要制备成所需形态的tife储氢合金；其中：所需形态为直接将液态tife合金浇铸在浇铸模具10中得到tife合金铸锭。
78.本实施例中制备的tife合金铸锭的致密度为95％，铸造组织结构为tife合金相。
79.本实施例中制备得到的是tife合金铸锭，制备的tife合金铸锭在常温常压条件下，当钛含量为46-47％时，吸氢量为1.7-1.74wt.％；当钛含量为47-48％时，吸氢量为1.7-1.73wt.％；当钛含量为48-49％时，吸氢量为1.7-1.74wt.％。
80.制备的tife合金铸锭在常温常压条件下，吸放氢循环15次后，当钛含量为46-47％时，重复吸放氢2-4次可以完全活化；当钛含量为47-48％时，重复吸放氢2-5次可以完全活化；当钛含量为48-49％时，重复吸放氢3-4次可以完全活化。
81.制备的tife合金铸锭在常温常压条件下，吸放氢循环50次后，当钛含量为46-47％时，吸氢量为1.7-1.73wt.％；当钛含量为47-48％时，吸氢量为1.7-1.72wt.％；当钛含量为48-49％时，吸氢量为1.7-1.73wt.％。
82.制备的tife合金铸锭在常温常压条件下，吸放氢循环100次后，当钛含量为46-47％时，吸氢量为1.7-1.72wt.％；当钛含量为47-48％时，吸氢量为1.69-1.71wt.％；当钛含量为48-49％时，吸氢量为1.7-1.71wt.％。
83.制备的tife合金铸锭在常温常压条件下，吸放氢循环150次后，当钛含量为46-47％时，吸氢量为1.69-1.71wt.％；当钛含量为47-48％时，吸氢量为1.68-1.71wt.％；当钛含量为48-49％时，吸氢量为1.68-1.71wt.％。
84.实施例2
85.一种储氢用钛铁合金的制备方法，所述的制备方法结合图1，具体包括如下步骤：
86.s1：将400g钛精矿作为钛铁合金的钛源；其中：钛精矿的主要成分是质量比为44.60％tio
2-43.72％fe2o
3-5.20％mgo-3.02％sio
2-1.22％so
3-1.07％al2o3；
87.s2：将石墨作为电解槽3的电解阳极6，将120g液态金属fe作为电解槽的电解液态阴极5；其中：液态金属fe通过将纯度＞99.9％的金属fe粉熔化制得，液态金属fe置于电解槽3的底部，电解槽3的底部设置有与保温炉连通的装置结构，其上设置有第一阀门7；电解槽3的顶部安装有惰性气体管道1和废气出口2；
88.s3：将cao-mgo-al2o3作为支持电解质加入到电解槽中，然后将步骤s1的钛铁合金的钛源添加到支持电解质中，之后电解槽升温直至支持电解质和钛源呈熔融态，温度为1600℃，保温3h，升温速率为5℃/min；支持电解质和钛源均匀分布，形成混合熔融电解质4；其中：步骤s3中的步骤s1的钛铁合金的钛源添加到支持电解质的过程需要保持惰性气体的持续通入；其中：支持电解质的成分按重量百分比计为：47％的cao，44％的mgo以及9％的al2o3；惰性气体的成分为高纯氩气，供气流量为200ml/min；
89.s4：将步骤s2中电解阳极6下放进入到步骤s3中混合熔融电解质4中，采用恒电流电解，电流密度控制在0.2a/cm2之间，还原得到的钛沉积到电解液态阴极5中，形成液态的钛铁合金；恒电流电解停止时机为计算得到将电解质中全部的钛电解出所需的电量，通过电量/电流，得到停止电解的时间；恒电流电解之后还需要继续升高100℃的温度，保温3h；且步骤s4中混合熔融电解质4的厚度和电解液态阴极5的厚度的比值为4；
90.s5：将步骤s4中液态的钛铁合金通过装置结构引入到内壁夹杂隔热材料9的保温炉中，保温炉的底部偏离电解槽的一侧设置有排出口，其上设置有第二阀门11；打开第二阀门11，取出4g液态的钛铁合金进行钛铁比例检测，而钛铁比例检测是通过用xrf分析液态的钛铁合金中钛铁的摩尔比，之后测量电解槽前后的重量差；钛铁比例检测结果取平均值，得到平均钛铁比例值；
91.s6：步骤s5中平均钛铁比例值不是1：1，根据平均钛铁比例值，确定加入缺少的金属fe单质颗粒进行补充调节的量；将缺少的金属fe单质颗粒通过金属添加管8加入到电解槽内液态的钛铁合金中，并搅拌混匀，保温3h，制备成钛铁比1：1的液态tife合金，得到符合产品要求的液态tife合金；
92.s7：将步骤s6中第二阀门11打开，液态tife合金从保温炉中引出，根据需要制备成所需形态的tife储氢合金；其中：所需形态为直接将液态tife合金浇铸在浇铸模具10中得
到tife合金铸锭。
93.本实施例中制备的tife合金铸锭的致密度为95.3％，铸造组织结构为tife合金相。
94.本实施例中制备得到的是tife合金铸锭，制备的tife合金铸锭在常温常压条件下，当钛含量为46-47％时，吸氢量为1.7-1.72wt.％；当钛含量为47-48％时，吸氢量为1.7-1.72wt.％；当钛含量为48-49％时，吸氢量为1.7-1.73wt.％。
95.制备的tife合金铸锭在常温常压条件下，吸放氢循环15次后，当钛含量为46-47％时，重复吸放氢2-5次可以完全活化；当钛含量为47-48％时，重复吸放氢3-5次可以完全活化；当钛含量为48-49％时，重复吸放氢3-4次可以完全活化。
96.制备的tife合金铸锭在常温常压条件下，吸放氢循环50次后，当钛含量为46.5-47.5％时，吸氢量为1.7-1.72wt.％；当钛含量为47.5-48.5％时，吸氢量为1.7-1.71wt.％；当钛含量为48.5-49.5％时，吸氢量为1.71-1.72wt.％。
97.制备的tife合金铸锭在常温常压条件下，吸放氢循环100次后，当钛含量为46-47％时，吸氢量为1.7-1.71wt.％；当钛含量为47-48％时，吸氢量为1.69-1.70wt.％；当钛含量为48-49％时，吸氢量为1.69-1.7wt.％。
98.制备的tife合金铸锭在常温常压条件下，吸放氢循环150次后，当钛含量为46-47％时，吸氢量为1.68-1.7wt.％；当钛含量为47-48％时，吸氢量为1.68-1.7wt.％；当钛含量为48-49％时，吸氢量为1.68-1.7wt.％。
99.实施例3
100.一种储氢用钛铁合金的制备方法，所述的制备方法结合图1，具体包括如下步骤：
101.s1：将350g钛精矿作为钛铁合金的钛源；其中：钛精矿的主要成分是质量比为44.60％tio
2-43.72％fe2o
3-5.20％mgo-3.02％sio
2-1.22％so
3-1.07％al2o3；
102.s2：将石墨作为电解槽3的电解阳极6，将100g液态金属fe作为电解槽的电解液态阴极5；其中：液态金属fe通过将纯度＞99.9％的金属fe粉熔化制得，液态金属fe置于电解槽3的底部，电解槽3的底部设置有与保温炉连通的装置结构，其上设置有第一阀门7；电解槽3的顶部安装有惰性气体管道1和废气出口2；
103.s3：将cao-mgo-al2o3作为支持电解质加入到电解槽中，然后将步骤s1的钛铁合金的钛源添加到支持电解质中，之后电解槽升温直至支持电解质和钛源呈熔融态，温度为1550-1700℃，保温3-4h，升温速率为5℃/min；支持电解质和钛源均匀分布，形成混合熔融电解质4；其中：步骤s3中的步骤s1的钛铁合金的钛源添加到支持电解质的过程需要保持惰性气体的持续通入；其中：支持电解质的成分按重量百分比计为：47％的cao，9％的mgo以及44％的al2o3；惰性气体的成分为高纯氩气，供气流量为140ml/min；
104.s4：将步骤s2中电解阳极6下放进入到步骤s3中混合熔融电解质4中，采用恒电流电解，电流密度控制在0.2a/cm2之间，还原得到的钛沉积到电解液态阴极中，形成液态的钛铁合金；恒电流电解停止时机为计算得到将电解质中全部的钛电解出所需的电量，通过电量/电流，得到停止电解的时间；恒电流电解之后还需要继续升高100℃的温度，保温3h；且步骤s4中混合熔融电解质4的厚度和电解液态阴极5的厚度的比值为5；
105.s5：将步骤s4中液态的钛铁合金通过装置结构引入到内壁夹杂隔热材料9的保温炉中，保温炉的底部偏离电解槽的一侧设置有排出口，其上设置有第二阀门11；打开第二阀
门11，取出5g液态的钛铁合金进行钛铁比例检测，而钛铁比例检测是通过用xrf分析液态的钛铁合金中钛铁的摩尔比，之后测量电解槽前后的重量差；钛铁比例检测结果取平均值，得到平均钛铁比例值；
106.s6：步骤s5中平均钛铁比例值不是1：1，根据平均钛铁比例值，确定加入缺少的金属fe单质颗粒进行补充调节的量；将缺少的金属fe单质颗粒通过金属添加管8加入到电解槽内液态的钛铁合金中，并搅拌混匀，保温3h，制备成钛铁比1：1的液态tife合金，得到符合产品要求的液态tife合金；
107.s7：将步骤s6中第二阀门11打开，液态tife合金从保温炉中引出，根据需要制备成所需形态的tife储氢合金；其中：所需形态为直接将液态tife合金浇铸在浇铸模具10中得到tife合金铸锭。
108.本实施例中制备的tife合金铸锭的致密度为94.5％，铸造组织结构为tife合金相。
109.本实施例中制备得到的是tife合金铸锭，制备的tife合金铸锭在常温常压条件下，当钛含量为46-47％时，吸氢量为1.7-1.74wt.％；当钛含量为47-48％时，吸氢量为1.7-1.73wt.％；当钛含量为48-49％时，吸氢量为1.7-1.74wt.％。
110.制备的tife合金铸锭在常温常压条件下，吸放氢循环15次后，当钛含量为46-47％时，重复吸放氢2-5次可以完全活化；当钛含量为47-48％时，重复吸放氢3-5次可以完全活化；当钛含量为48-49％时，重复吸放氢3-4次可以完全活化。当钛含量为46-47％时，重复吸放氢2-5次可以完全活化；当钛含量为47-48％时，重复吸放氢3-5次可以完全活化；当钛含量为48-49％时，重复吸放氢3-4次可以完全活化。
111.制备的tife合金铸锭在常温常压条件下，吸放氢循环50次后，当钛含量为46.5-47.5％时，吸氢量为1.7-1.74wt.％；当钛含量为47.5-48.5％时，吸氢量为1.69-1.73wt.％；当钛含量为48.5-49.5％时，吸氢量为1.7-1.72wt.％。
112.制备的tife合金铸锭在常温常压条件下，吸放氢循环100次后，当钛含量为46-47％时，吸氢量为1.7-1.72wt.％；当钛含量为47-48％时，吸氢量为1.69-1.71wt.％；当钛含量为48-49％时，吸氢量为1.7-1.71wt.％。
113.制备的tife合金铸锭在常温常压条件下，吸放氢循环150次后，当钛含量为46-47％时，吸氢量为1.68-1.71wt.％；当钛含量为47-48％时，吸氢量为1.68-1.7wt.％；当钛含量为48-49％时，吸氢量为1.68-1.7wt.％。
114.实施例4
115.一种储氢用钛铁合金的制备方法，所述的制备方法结合图1，具体包括如下步骤：
116.s1：将300g经过电炉冶炼制得的高钛渣作为钛铁合金的钛源；其中：高钛渣的主要成分是质量比为77.24％tio
2-7.84％fe2o
3-5.50％sio
2-3.55％mgo-2.13％al2o
3-2.11％mno；
117.s2：将石墨作为电解槽的电解阳极，将液态金属fe作为电解槽的电解液态阴极；其中：液态金属fe通过将纯度＞99.9％的金属fe粉熔化制得，液态金属fe置于电解槽的底部，电解槽的底部设置有阀门；电解槽的顶部安装有惰性气体管道和废气出口；
118.s3：将cao-mgo-al2o3作为支持电解质加入到电解槽中，然后将步骤s1的钛铁合金的钛源添加到支持电解质中，之后电解槽升温直至支持电解质和钛源呈熔融态，温度为
1700℃，保温3h，升温速率为10℃/min；支持电解质和钛源均匀分布，形成混合熔融电解质；其中：步骤s3中的步骤s1的钛铁合金的钛源添加到支持电解质的过程需要保持惰性气体的持续通入；其中：支持电解质的成分按重量百分比计为：45％的cao，10％的mgo以及45％的al2o3；惰性气体的成分为氦气，供气流量为200ml/min；
119.s4：将步骤s2中电解阳极下放进入到步骤s3中混合熔融电解质中，采用恒电流电解，电流密度控制在0.3a/cm2之间，还原得到的钛沉积到电解液态阴极中，形成液态的钛铁合金；恒电流电解停止时机为计算得到将电解质中全部的钛电解出所需的电量，通过电量/电流，得到停止电解的时间；恒电流电解之后还需要继续升高100℃的温度，保温2h；且步骤s4中混合熔融电解质的厚度和电解液态阴极的厚度的比值为3；
120.s5：将步骤s4中液态的钛铁合金通过装置结构引入到保温炉中，取出3g液态的钛铁合金进行钛铁比例检测，而钛铁比例检测是通过用xrf分析液态的钛铁合金中钛铁的摩尔比，之后测量电解槽前后的重量差；钛铁比例检测结果取平均值，得到平均钛铁比例值；
121.s6：如果步骤s5中平均钛铁比例值不是1：1，根据平均钛铁比例值，确定加入缺少的金属单质颗粒进行补充调节的量；将缺少的金属单质颗粒通过添加装置加入到电解槽内液态的钛铁合金中，并搅拌混匀，制备成钛铁比1：1的液态tife合金，得到符合产品要求的液态tife合金；其中：添加装置为金属添加管、载气添加装置、喷吹搅拌气体装置等；
122.s7：将步骤s6中液态tife合金从保温炉中引出，根据需要制备成所需形态的tife储氢合金；其中：所需形态为利用超高速气流将液态tife合金破碎成细小的液滴并凝固成球形的粉末。
123.本实施例中制备得到的是球形的粉末，粒径为35-50μm，粉末颗粒的表面结构为表面粗糙的球形；tife合金铸锭的致密度为95％，铸造组织结构为tife合金相。
124.制备的粉末成分按质量百分比计为：ti 46.5-49.5％，fe 48-49.8％，ti+fe不大于99.3％、不低于94.5％，余量为不可避免的杂质。
125.制备的粉末在常温常压条件下，当钛含量为46.5-47.5％时，吸氢量为1.71-1.75wt.％；当钛含量为47.5-48.5％时，吸氢量为1.7-1.73wt.％；当钛含量为48.5-49.5％时，吸氢量为1.72-1.75wt.％。
126.制备的粉末在常温常压条件下，吸放氢循环15次后，当钛含量为46.5-47.5％时，重复吸放氢2-4次可以完全活化；当钛含量为47.5-48.5％时，重复吸放氢2-5次可以完全活化；当钛含量为48.5-49.5％时，重复吸放氢2-4次可以完全活化。
127.制备的粉末在常温常压条件下，吸放氢循环50次后，当钛含量为46.5-47.5％时，吸氢量为1.71-1.74wt.％；当钛含量为47.5-48.5％时，吸氢量为1.7-1.73wt.％；当钛含量为48.5-49.5％时，吸氢量为1.71-1.74wt.％。
128.制备的粉末在常温常压条件下，吸放氢循环100次后，当钛含量为46.5-47.5％时，吸氢量为1.7-1.73wt.％；当钛含量为47.5-48.5％时，吸氢量为1.7-1.72wt.％；当钛含量为48.5-49.5％时，吸氢量为1.7-1.72wt.％。
129.制备的粉末在常温常压条件下，吸放氢循环150次后，当钛含量为46.5-47.5％时，吸氢量为1.69-1.72wt.％；当钛含量为47.5-48.5％时，吸氢量为1.69-1.71wt.％；当钛含量为48.5-49.5％时，吸氢量为1.69-1.71wt.％。
130.实施例5
131.一种储氢用钛铁合金的制备方法，所述的制备方法结合图1，具体包括如下步骤：
132.s1：将将钛精矿作为钛铁合金的钛源；其中：钛精矿的主要成分是质量比为44.60％tio
2-43.72％fe2o
3-5.20％mgo-3.02％sio
2-1.22％so
3-1.07％al2o3；
133.s2：将石墨作为电解槽的电解阳极，将液态金属fe作为电解槽的电解液态阴极；其中：液态金属fe通过将纯度＞99.9％的金属fe粉熔化制得，液态金属fe置于电解槽的底部，电解槽的底部设置有阀门；电解槽的顶部安装有惰性气体管道和废气出口；
134.s3：将cao-mgo-al2o3作为支持电解质加入到电解槽中，然后将步骤s1的钛铁合金的钛源添加到支持电解质中，之后电解槽升温直至支持电解质和钛源呈熔融态，温度为1650℃，保温3h，升温速率为8℃/min；支持电解质和钛源均匀分布，形成混合熔融电解质；其中：步骤s3中的步骤s1的钛铁合金的钛源添加到支持电解质的过程需要保持惰性气体的持续通入；其中：支持电解质的成分按重量百分比计为：47％的cao，8％的mgo以及45％的al2o3；惰性气体的成分为氩气或氦气，供气流量为150ml/min；
135.s4：将步骤s2中电解阳极下放进入到步骤s3中混合熔融电解质中，采用恒电流电解，电流密度控制在5a/cm2之间，还原得到的钛沉积到电解液态阴极中，形成液态的钛铁合金；恒电流电解停止时机为计算得到将电解质中全部的钛电解出所需的电量，通过电量/电流，得到停止电解的时间；恒电流电解之后还需要继续升高100℃的温度，保温3h；且步骤s4中混合熔融电解质的厚度和电解液态阴极的厚度的比值为3；
136.s5：将步骤s4中液态的钛铁合金通过装置结构引入到保温炉中，取出4g液态的钛铁合金进行钛铁比例检测，而钛铁比例检测是通过用xrf分析液态的钛铁合金中钛铁的摩尔比，之后测量电解槽前后的重量差；钛铁比例检测结果取平均值，得到平均钛铁比例值；
137.s6：如果步骤s5中平均钛铁比例值不是1：1，根据平均钛铁比例值，确定加入缺少的金属单质颗粒进行补充调节的量；将缺少的金属单质颗粒通过添加装置加入到电解槽内液态的钛铁合金中，并搅拌混匀，制备成钛铁比1：1的液态tife合金，得到符合产品要求的液态tife合金；其中：添加装置为金属添加管、载气添加装置、喷吹搅拌气体装置等；
138.s7：将步骤s6中液态tife合金从保温炉中引出，根据需要制备成所需形态的tife储氢合金；其中：所需形态为利用超高速气流将液态tife合金破碎成细小的液滴并凝固成球形的粉末。
139.本实施例中制备得到的是球形的粉末，粒径为40-50μm，粉末颗粒的表面结构为表面粗糙的球形。
140.制备的粉末成分按质量百分比计为：ti 46.5-49.5％，fe 48-49.8％，ti+fe不大于99.3％、不低于94.5％，余量为不可避免的杂质。
141.制备的粉末在常温常压条件下，当钛含量为46.5-47.5％时，吸氢量为1.71-1.75wt.％；当钛含量为47.5-48.5％时，吸氢量为1.7-1.73wt.％；当钛含量为48.5-49.5％时，吸氢量为1.72-1.75wt.％。
142.制备的粉末在常温常压条件下，吸放氢循环15次后，当钛含量为46.5-47.5％时，重复吸放氢2-4次可以完全活化；当钛含量为47.5-48.5％时，重复吸放氢2-5次可以完全活化；当钛含量为48.5-49.5％时，重复吸放氢2-4次可以完全活化。
143.制备的粉末在常温常压条件下，吸放氢循环50次后，当钛含量为46.5-47.5％时，吸氢量为1.7-1.74wt.％；当钛含量为47.5-48.5％时，吸氢量为1.7-1.73wt.％；当钛含量
为48.5-49.5％时，吸氢量为1.7-1.74wt.％。
144.制备的粉末在常温常压条件下，吸放氢循环100次后，当钛含量为46.5-47.5％时，吸氢量为1.7-1.73wt.％；当钛含量为47.5-48.5％时，吸氢量为1.7-1.72wt.％；当钛含量为48.5-49.5％时，吸氢量为1.7-1.72wt.％。
145.制备的粉末在常温常压条件下，吸放氢循环150次后，当钛含量为46.5-47.5％时，吸氢量为1.69-1.71wt.％；当钛含量为47.5-48.5％时，吸氢量为1.69-1.7wt.％；当钛含量为48.5-49.5％时，吸氢量为1.69-1.71wt.％。
146.实施例6
147.一种储氢用钛铁合金的制备方法，所述的制备方法结合图1，具体包括如下步骤：
148.s1：将经过电炉冶炼制得的高钛渣作为钛铁合金的钛源；其中：高钛渣的主要成分是质量比为77.24％tio
2-7.84％fe2o
3-5.50％sio
2-3.55％mgo-2.13％al2o
3-2.11％mno；
149.s2：将石墨作为电解槽的电解阳极，将液态金属fe作为电解槽的电解液态阴极；其中：液态金属fe通过将纯度＞99.9％的金属fe粉熔化制得，液态金属fe置于电解槽的底部，电解槽的底部设置有阀门；电解槽的顶部安装有惰性气体管道和废气出口；
150.s3：将cao-mgo-al2o3作为支持电解质加入到电解槽中，然后将步骤s1的钛铁合金的钛源添加到支持电解质中，之后电解槽升温直至支持电解质和钛源呈熔融态，温度为1680℃，保温3.2h，升温速率为5℃/min；支持电解质和钛源均匀分布，形成混合熔融电解质；其中：步骤s3中的步骤s1的钛铁合金的钛源添加到支持电解质的过程需要保持惰性气体的持续通入；其中：支持电解质的成分按重量百分比计为：48％的cao，9％的mgo以及43％的al2o3；惰性气体的成分为氩气或氦气，供气流量为200ml/min；
151.s4：将步骤s2中电解阳极下放进入到步骤s3中混合熔融电解质中，采用恒电流电解，电流密度控制在3a/cm2之间，还原得到的钛沉积到电解液态阴极中，形成液态的钛铁合金；恒电流电解停止时机为计算得到将电解质中全部的钛电解出所需的电量，通过电量/电流，得到停止电解的时间；恒电流电解之后还需要继续升高100℃的温度，保温4h；且步骤s4中混合熔融电解质的厚度和链接液态阴极的厚度的比值为3；
152.s5：将步骤s4中液态的钛铁合金通过装置结构引入到保温炉中，取出5g液态的钛铁合金进行钛铁比例检测，而钛铁比例检测是通过用xrf分析液态的钛铁合金中钛铁的摩尔比，之后测量电解槽前后的重量差；钛铁比例检测结果取平均值，得到平均钛铁比例值；
153.s6：如果步骤s5中平均钛铁比例值不是1：1，根据平均钛铁比例值，确定加入缺少的金属单质颗粒进行补充调节的量；将缺少的金属单质颗粒通过添加装置加入到电解槽内液态的钛铁合金中，并搅拌混匀，制备成钛铁比1：1的液态tife合金，得到符合产品要求的液态tife合金；其中：添加装置为金属添加管、载气添加装置、喷吹搅拌气体装置等；
154.s7：将步骤s6中液态tife合金从保温炉中引出，根据需要制备成所需形态的tife储氢合金；其中：所需形态为利用超高速气流将液态tife合金破碎成细小的液滴并凝固成球形的粉末。
155.本实施例中制备得到的是球形的粉末，粒径为35-50μm，粉末颗粒的表面结构为表面粗糙的球形。
156.制备的粉末成分按质量百分比计为：ti 46.5-49.5％，fe 48-49.8％，ti+fe不大于99.3％、不低于94.5％，余量为不可避免的杂质。
157.制备的粉末在常温常压条件下，当钛含量为46.5-47.5％时，吸氢量为1.71-1.75wt.％；当钛含量为47.5-48.5％时，吸氢量为1.7-1.73wt.％；当钛含量为48.5-49.5％时，吸氢量为1.72-1.75wt.％。
158.制备的粉末在常温常压条件下，吸放氢循环15次后，当钛含量为46.5-47.5％时，重复吸放氢2-4次可以完全活化；当钛含量为47.5-48.5％时，重复吸放氢2-5次可以完全活化；当钛含量为48.5-49.5％时，重复吸放氢2-4次可以完全活化。
159.制备的粉末在常温常压条件下，吸放氢循环50次后，当钛含量为46.5-47.5％时，吸氢量为1.71-1.73wt.％；当钛含量为47.5-48.5％时，吸氢量为1.7-1.72wt.％；当钛含量为48.5-49.5％时，吸氢量为1.71-1.73wt.％。
160.制备的粉末在常温常压条件下，吸放氢循环100次后，当钛含量为46.5-47.5％时，吸氢量为1.7-1.73wt.％；当钛含量为47.5-48.5％时，吸氢量为1.7-1.72wt.％；当钛含量为48.5-49.5％时，吸氢量为1.7-1.72wt.％。
161.制备的粉末在常温常压条件下，吸放氢循环150次后，当钛含量为46.5-47.5％时，吸氢量为1.69-1.71wt.％；当钛含量为47.5-48.5％时，吸氢量为1.69-1.71wt.％；当钛含量为48.5-49.5％时，吸氢量为1.69-1.7wt.％。
162.上述方案，本发明提出一种储氢用钛铁合金的制备方法，利用钛铁矿或高钛渣进行熔盐电解，液态的钛铁合金通过装置结构引入到保温炉中，监测分析液态的钛铁合金中的钛铁比例，不满足1：1钛铁比例的液态的钛铁合金中需要通过添加金属单质粉末进行调节，最终获得满足1：1钛铁比例的液态的钛铁合金；该方法具有操作简单、易于规模化生产、制备的钛铁合金的纯度高、吸氢性能高等优点，是储氢用钛铁合金制备的有效技术路线。
163.本发明的熔盐电解原料来源广泛，成本低，且混合熔融电解质中的各成分分布均匀，电解效率高。
164.本发明的升温速率为5-10℃/min，属于缓慢升温，其是为了使电解质均匀融化。
165.本发明的恒电流电解之后还需要继续升高100℃的温度，其是为了保证电解质和铁都为液态。
166.本发明的进行xrf测试，并计算平均钛铁比例值，所得到的平均钛铁比例值与真实值的偏差仅为
±
2％，利于指导工业生产实践。
167.本发明中的恒电流电解的电流效率为85-95％，石墨阳极的损耗率为20-30％，制备的所需形态的tife储氢合金的纯度不低于95％。
168.总之，本发明方法相对于其他传统方法，制备过程成本较低、耗电量和耗热量较小、能够处理的原料质量相对较高、且处理方法过程简单、操作难度小；掺杂过程能够控制混合均匀性、对钛铁合金的合金成分和含量可以实现精准控制；整个制备过程对环境友好，利于工业大规模生产和推广。
169.以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种储氢用钛铁合金的制备方法，其特征在于，所述制备方法采用液态铁作为电解阴极，石墨作为电解阳极，cao-mgo-al2o3作为支持电解质，将钛精矿或经过电炉冶炼制得的高钛渣加入到支持电解质中，进行熔融电解得到液态合金；将液态合金引入到保温炉进行保温处理，并对液态合金成分进行调节；之后根据需要制备所需形态的tife储氢合金。2.根据权利要求1所述的储氢用钛铁合金的制备方法，其特征在于，所述制备方法具体包括以下步骤：s1：将将钛精矿或经过电炉冶炼制得的高钛渣作为钛铁合金的钛源；s2：将石墨作为电解槽的电解阳极，将液态金属fe作为电解槽的电解液态阴极；s3：将cao-mgo-al2o3作为支持电解质加入到电解槽中，然后将步骤s1的钛铁合金的钛源添加到支持电解质中，之后电解槽升温直至支持电解质和钛源呈熔融态，均匀分布，形成混合熔融电解质；s4：将步骤s2中电解阳极下放进入到步骤s3中混合熔融电解质中，采用恒电流电解，还原得到的钛沉积到电解液态阴极中，形成液态的钛铁合金；s5：将步骤s4中液态的钛铁合金通过装置结构引入到保温炉中，取出一部分液态的钛铁合金进行钛铁比例检测，钛铁比例检测结果取平均值，得到平均钛铁比例值；s6：如果步骤s5中平均钛铁比例值不是1：1，则需要通过加入缺少的金属单质进行补充调节，调节后再次检测，直至平均钛铁比例值是1：1，得到符合产品要求的液态tife合金；s7：将步骤s6中液态tife合金从保温炉中引出，根据需要制备成所需形态的tife储氢合金。3.根据权利要求2所述的储氢用钛铁合金的制备方法，其特征在于，步骤s1中的钛精矿的主要成分按质量百分比计为44.60％tio
2-43.72％fe2o
3-5.20％mgo-3.02％sio
2-1.22％so
3-1.07％al2o3；高钛渣的主要成分按质量百分比计为77.24％tio
2-7.84％fe2o
3-5.50％sio
2-3.55％mgo-2.13％al2o
3-2.11％mno。4.根据权利要求1所述的储氢用钛铁合金的制备方法，其特征在于，步骤s2中液态金属fe通过将纯度＞99.9％的金属fe粉熔化制得，液态金属fe置于电解槽的底部，电解槽的底部设置有阀门；电解槽的顶部安装有惰性气体管道和废气出口。5.根据权利要求1所述的储氢用钛铁合金的制备方法，其特征在于，步骤s3中的步骤s1的钛铁合金的钛源添加到支持电解质的过程需要保持惰性气体的持续通入；其中：支持电解质的成分按重量百分比计为：44-50％的cao，6-12％的mgo以及41-47％的al2o3；惰性气体的成分为氩气或氦气，供气流量为100-200ml/min。6.根据权利要求1所述的储氢用钛铁合金的制备方法，其特征在于，步骤s3中的熔融态需要将电解槽升温到1550-1700℃，保温3-4h。7.根据权利要求1所述的储氢用钛铁合金的制备方法，其特征在于，步骤s4中的采用恒电流电解，电流密度控制在0.01-10a/cm2之间。8.根据权利要求4所述的储氢用钛铁合金的制备方法，其特征在于，步骤s4中的恒电流电解之后还需要继续升高100℃的温度，保温2-4h。9.根据权利要求1所述的储氢用钛铁合金的制备方法，其特征在于，步骤s5中的钛铁比例检测是通过用xrf分析液态的钛铁合金中钛铁的摩尔比，之后测量电解槽前后的重量差；步骤s6中根据平均钛铁比例值，确定加入缺少的金属单质颗粒进行补充调节的量；将缺少
的金属单质颗粒通过金属添加管加入到电解槽中，制备成钛铁比1：1的液态tife合金。10.根据权利要求1所述的储氢用钛铁合金的制备方法，其特征在于，步骤s7中根据需要制备成所需形态的tife储氢合金，所需形态包括利用超高速气流将液态tife合金破碎成细小的液滴并凝固成球形的粉末，或直接将液态tife合金浇铸在特定的模具中得到tife合金铸锭。

技术总结
本发明提供一种储氢用钛铁合金的制备方法，属于储氢材料制备的技术领域。所述制备方法采用液态铁作为电解阴极，石墨作为电解阳极，CaO-MgO-Al2O3作为支持电解质，将钛精矿或经过电炉冶炼制得的高钛渣加入到支持电解质中，进行熔融电解得到液态合金；将液态合金引入到保温炉进行保温处理，并对液态合金成分进行调节；之后根据需要制备所需形态的TiFe储氢合金。本发明成本较低、耗电量和耗热量较小、能够处理的原料质量相对较高、且处理方法过程简单、操作难度小；掺杂过程能够控制混合均匀性、对钛铁合金的合金成分和含量可以实现精准控制；整个制备过程对环境友好，利于工业大规模生产和推广。生产和推广。生产和推广。


技术研发人员：焦汉东 刘梦君 焦树强
受保护的技术使用者：北京科技大学
技术研发日：2023.05.23
技术公布日：2023/9/6