鎳對鎂基儲氫材料球磨制備及性能影響的研究.pdf

1、氫能作為一種新能源，它的生產(chǎn)、存貯、運輸及實際應(yīng)用受到能源領(lǐng)域的關(guān)注和研究。儲氫材料是一種以固體方式存儲氫氣的載體，相對于傳統(tǒng)高壓氣瓶運輸較為方便，同時，在氫氣工業(yè)生產(chǎn)方面，則可以從焦爐煤氣中分離得到。
　　本文以純鎂粉、純鎳粉及無煙煤微晶碳為原料，按照不同的質(zhì)量比，在1 MPa氫氣壓力常溫球磨制備儲氫材料;主要研究了不同制備條件下金屬鎳對材料的影響，分別從三個方面:材料的微觀形貌、粒度、物相進行了分析，并對材料的儲氫密度、放氫量

2、、吸放氫溫度等性能進行測試，對比不同鎳含量不同組分的材料性能，分析了金屬鎳對材料性能的影響。
　　試驗表明，由于Ni的硬度比Mg大，在球磨過程中具有一定助磨作用，減小了材料的顆粒尺寸。Ni經(jīng)一定時間球磨后，能與材料中的Mg、C混合均勻。添加1wt.％～10 wt.％Ni，采用氫氣球磨法制備鎂基儲氫材料，其XRD圖中除Mg、 Ni衍射峰外，存在MgH2的衍射峰;根據(jù)XRD衍射數(shù)據(jù)，利用Scherrer公式計算了晶粒尺寸，發(fā)現(xiàn)隨Ni含

3、量增多，MgH2晶粒增長緩慢。
　　在性能測試中，發(fā)現(xiàn)Ni能改善鎂基儲氫材料的吸放氫性能。靜態(tài)儲氫時，添加Ni的材料在較低溫度(160℃)下即可得到較高儲氫密度（約5 wt.％），這與無Ni材料高溫(300℃)下所得儲氫密度相近。添加Ni儲氫材料與不添加Ni儲氫材料相比，放氫溫度約低70～130℃，放氫量增加—從200 mL/g提高到400 mL/g，同時放氫速度加快。添加Ni的儲氫材料DSC曲線上表現(xiàn)出新的特征:第一峰溫約為30

4、0℃，比MgH2低近100℃，比鎂基儲氫材料約低30℃，并且發(fā)現(xiàn)添加Ni的材料中均出現(xiàn)雙峰，第二峰溫約為350℃。
　　此外，添加Ni的材料比一般的無Ni儲氫材料活化能降低約50 kJ/mol。在H2分解、H擴散過程中，Ni產(chǎn)生氫溢流現(xiàn)象，作為金屬催化中心加速H2解離，H原子然后遷移到Mg上，改變了Mg的吸氫路徑，從而降低儲氫條件要求。這與H2直接和Mg發(fā)生反應(yīng)形成氫化物相比，所需能量減小。
　　Ni在材料中以單質(zhì)態(tài)和化合態(tài)