鎂基儲氫材料的改性及其性能研究.pdf

1、鎂基儲氫材料以其儲氫量高（7.6wt.％）、資源豐富、成本低廉的特點(diǎn)，被認(rèn)為是最具有發(fā)展前景的儲氫材料之一，但是其高的吸放氫溫度、緩慢的吸放氫動力學(xué)性能阻礙了它的實(shí)際工業(yè)化應(yīng)用。本文以Mg粉為初始原料研究了高溫高壓氫化工藝對樣品中MgH2含量的影響，進(jìn)一步選擇CsF、TiC、NiF2對MgH2進(jìn)行復(fù)相球磨改性，此外，還研究了MgH2+LiAlH4復(fù)合體系的放氫性能。
　　本文利用p-C-T測試儀在高溫高壓的條件下制備得到了MgH2

2、儲氫合金。確定了較優(yōu)的制備工藝，Mg粉的球磨參數(shù)為：球料比40:1，轉(zhuǎn)速300r/min，球磨時間6h，氬氣；氫化參數(shù)：氫壓4MPa，溫度653K，兩次氫化時間分別為48h、24h。通過分析發(fā)現(xiàn)采用上述工藝制備得到的樣品中MgH2的含量達(dá)到了98wt.%左右。
　　進(jìn)一步通過復(fù)相球磨的方式制備得到了MgH2+M（M：CsF、TiC、NiF2）的儲氫試樣。吸放氫性能及XRD測試結(jié)果表明，三種添加物對MgH2的吸放氫動力學(xué)性能均有很好

3、的催化促進(jìn)作用，但其催化的機(jī)理不盡相同。TiC在系統(tǒng)的吸放氫過程穩(wěn)定存在，沒有與基質(zhì)MgH2發(fā)生反應(yīng)，是以傳統(tǒng)催化劑的形式對MgH2產(chǎn)生了表面改性的效果，從而提高了MgH2的吸放氫性能。而CsF、NiF2則是因?yàn)樵谖艢溥^程中分別與基體發(fā)生了2CsF+MgH2→2CsH+MgF2、NiF2?4H2O+7MgH2→Mg2NiH4+MgF2+4MgO+9H2的反應(yīng)，從而促進(jìn)了MgH2的吸放氫過程。對于 CsF和TiC，均在添加量為5wt.%

4、時表現(xiàn)出最好的催化效果，而NiF2添加2wt.%時性能較好。綜合比較，其中CsF的催化作用較為突出，當(dāng)其添加量在5wt.%時，573K下的放氫量達(dá)到了7.06wt.%，可逆吸氫容量為7.09wt.%，在473K時的吸氫量也達(dá)到了6.33wt.%。
　　同樣采用球磨的方式制備的 MgH2+LiAlH4、MgH2+LiAlH4+5wt.%TiC復(fù)合體系，其放氫性能測試及XRD結(jié)果表明，MgH2+LiAlH4的放氫性能明顯優(yōu)于MgH2，

5、MgH2+LiAlH4在較低溫度（473K以下）時，只表現(xiàn)為LiAlH4的單方面放氫行為，當(dāng)溫度達(dá)到523K時產(chǎn)生了協(xié)同放氫效應(yīng)，這一協(xié)同效應(yīng)表現(xiàn)為 LiAlH4分解產(chǎn)生的Al原子降低了MgH2的穩(wěn)定性，產(chǎn)生了兩種新相Mg2Al3和Mg17Al12，從而改變了MgH2放氫過程；在MgH2+LiAlH4的基礎(chǔ)上添加TiC所帶來的細(xì)化作用，增加了MgH2與LiAlH4之間的相界面，有利于它們之間的這種協(xié)同放氫效應(yīng)，進(jìn)一步提高了系統(tǒng)的放氫動力