1.一种层叠式储氢材料储氢罐,由内至外依次包括不锈钢内胆、纤维缠绕层和外保护层,其特征在于,所述不锈钢内胆包括不锈钢内胆基体以及形成于所述不锈钢内胆基体的内表面的改性增强阻气涂层;
所述改性增强阻气涂层通过以下方法制备得到:
S1、制备石墨烯-SiC复合粉体;
S2、对石墨烯-SiC复合粉体进行镍包覆改性,得到改性增强陶瓷粉体;
S3、采用激光熔覆处理工艺,利用改性增强陶瓷粉体与Ni粉、Al粉的混合粉体在不锈钢内胆基体的内表面上熔覆形成改性增强阻气涂层;
步骤S1具体包括:
S1-1、称取50-150g SiC粉末、3.2-13g AlS1-2、将1.2-5g石墨烯粉末加入20-80g去离子水中,超声分散0.5-1h,得到分散液2;
S1-3、将分散液1、分散液2混合,球磨1.5-4h,100-130℃下烘干2-6h,得到粉体混合物;
S1-4、在氩气保护下,将粉体混合物在1000-1200℃下预处理1-3h,然后以10-30℃/min的速率升温至1700-1850℃,再以3-7℃/min的速率升温至2000-2100℃,保温30-90min,自然冷却,得到石墨烯-SiC复合材料,球磨,制备成石墨烯-SiC复合粉体;
步骤S2具体包括:
S2-1、将石墨烯-SiC复合粉体依次采用粗化液、敏化液、活化液处理;
S2-2、将步骤S2-1得到的混合粉末加入化学镀液中进行化学镀镍处理,得到改性增强陶瓷粉体;
步骤S3具体包括:
S3-1、将改性增强陶瓷粉体、Ni粉、Al粉混合,球磨混匀,然后加入有机粘结剂,混匀后涂覆在不锈钢内胆基体的内表面,粉体涂层的厚度控制为1-2.5mm,140-180℃下烘烤1-4h;
S3-2、氩气保护下,对粉体涂层进行激光熔覆处理,在不锈钢内胆基体的内表面上熔覆形成改性增强阻气涂层。
2.根据权利要求1所述的层叠式储氢材料储氢罐,其特征在于,步骤S1具体包括:S1-1、称取100g SiC粉末、6.5g Al
S1-2、将2.5g 石墨烯粉末加入40g去离子水中,超声分散0.5h,得到分散液2;
S1-3、将分散液1、分散液2混合,球磨2h,110℃下烘干4h,得到粉体混合物;
S1-4、在氩气保护下,将粉体混合物在1100℃下预处理2h,然后以20℃/min的速率升温至1800℃,再以5℃/min的速率升温至2050℃,保温60min,自然冷却,得到石墨烯-SiC复合材料,球磨制备成200-300目的石墨烯-SiC复合粉体。
3.根据权利要求1所述的层叠式储氢材料储氢罐,其特征在于,所述粗化液为质量分数8%的氢氟酸,所述敏化液包括45mL/L的盐酸、25g/L的氯化亚锡;所述活化液包括5mL/L的盐酸、0.3g/L的氯化钯,化学镀液包括:
40g/L的氯化镍、30g/L的柠檬酸钠、25g/L的次磷酸钠、15g/L的氯化铵。
4.根据权利要求3所述的层叠式储氢材料储氢罐,其特征在于,步骤S2具体包括:S2-1、将石墨烯-SiC复合粉体加入粗化液中搅拌处理5-30min,过滤取出后用去离子水清洗,再加入敏化液中处理10-30min,过滤取出后用去离子水清洗,然后加入活化液中处理15-40min,过滤取出后用去离子水清洗,烘干得到处理后粉体;
S2-2、按照每1L化学镀液中添加20-35g处理后粉体的比例,将步骤2-1得到的处理后粉体加入化学镀液中,60-80℃下处理30-90min,冷却至室温,过滤取出后用去离子水清洗,烘干,得到改性增强陶瓷粉体。
5.根据权利要求4所述的层叠式储氢材料储氢罐,其特征在于,步骤S2具体包括:S2-1、将石墨烯-SiC复合粉体加入粗化液中搅拌处理15min,过滤取出后用去离子水清洗,加入敏化液中处理20min,过滤取出后用去离子水清洗,加入活化液中处理25min,过滤取出后用去离子水清洗,烘干得到处理后粉体;
S2-2、按照每1L化学镀液中添加25g处理后粉体的比例,将步骤2-1得到的处理后粉体加入化学镀液中,75℃下处理60min,冷却至室温,过滤取出后用去离子水清洗,烘干,得到改性增强陶瓷粉体。
6.根据权利要求1所述的层叠式储氢材料储氢罐,其特征在于,步骤S3-1中,改性增强陶瓷粉体、Ni粉、Al粉的质量比为(15~23):(60~80):(7~15)。
7.根据权利要求6所述的层叠式储氢材料储氢罐,其特征在于,步骤S3具体包括:S3-1、将羧甲基纤维素钠加入去离子水中,搅拌,配制成质量分数为0.5-5%的羧甲基纤维素钠溶液;
将改性增强陶瓷粉体、Ni粉、Al粉按照改性增强陶瓷粉体:Ni粉:Al粉=20:70:10的质量比混合,200r/min下球磨4h,然后用羧甲基纤维素钠溶液调成糊状,均匀涂覆在不锈钢内胆基体的内表面,涂覆厚度1.5mm,160℃下烘烤2h;
S3-2、氩气保护下,采用激光熔覆系统对粉体涂层进行激光熔覆处理,激光功率2.5kW,光斑直径3mm,扫描速度5mm/s,在不锈钢内胆基体的内表面上熔覆形成改性增强阻气涂层。