鎂鎳儲(chǔ)氫合金的氫化燃燒制備技術(shù)及摻雜改性研究.pdf

1、儲(chǔ)氫材料是伴隨著能源危機(jī)的加深和環(huán)境保護(hù)意識(shí)的加強(qiáng)在最近二三十年才發(fā)展起來(lái)的新型功能材料。在常見(jiàn)儲(chǔ)氫合金中，鎂基儲(chǔ)氫合金是唯一儲(chǔ)氫量大于3.0wt％的儲(chǔ)氫材料，被認(rèn)為是在燃料電池、燃?xì)淦囉玫淖钣星巴镜膬?chǔ)氫合金材料。因此鎂基儲(chǔ)氫合金成為該領(lǐng)域最近幾年各國(guó)研究開(kāi)發(fā)的熱點(diǎn)。 本文采用近年發(fā)展起來(lái)的氫化燃燒合成（HCS）新方法，利用XRD、SEM、DSC-TG等分析測(cè)試手段，較全面系統(tǒng)地開(kāi)展了如下研究：研究了氫化燃燒工藝參數(shù)、不同的制

2、樣方式及鎳含量對(duì)氫化燃燒合成鎂鎳儲(chǔ)氫合金的影響：研究了摻銅、鈦、鑭系金屬對(duì)氫化燃燒合成鎂鎳儲(chǔ)氫合金工藝參數(shù)的影響；通過(guò)cellcale晶胞參數(shù)計(jì)算軟件計(jì)算了摻雜后Mg<,2>NiH<,4>晶胞參數(shù)的變化；分析探討了摻雜使鎂鎳儲(chǔ)氫合金放氫溫度降低、動(dòng)力學(xué)性能改善的原因和機(jī)理;以鎂帶為原料，采用機(jī)械碾壓法制備了厚約50μm的鎂薄片，經(jīng)過(guò)表面氟化處理，考察了鎂薄片的儲(chǔ)氫性能：對(duì)鎂薄片表面進(jìn)行了化學(xué)鍍Ni處理，采用氫化燃燒合成法制備了鎂鎳儲(chǔ)氫合

3、金薄片，研究了鎂鎳儲(chǔ)氫合金薄片的儲(chǔ)氫性能；等。實(shí)驗(yàn)得出，氫壓為2MPa、620℃保溫時(shí)間為90min時(shí)，鎂粉、鎳粉直接氫化燃燒合成的試樣，放氫量2.39 wt％；摻銅（Mg：Ni：Cu為2：0.75：0.25/mol），在2MPa氫壓、600℃保溫5h的試樣，放氫量為2.92wt％；摻鈦（Mg：Ni：Ti為1.75：1：0.25/mol），在2MPa氫壓、600℃保溫4h的試樣，放氫量為2.43 wt％；摻鑭系金屬（Mg：Ni：REM為

4、40：50：10/wt％），在2MPa氫壓、60032保溫4h的試樣，放氫量為3.21 wt％。這里得出的最高放氫量為3.21 wt％，與鎂鎳儲(chǔ)氫合金的理論儲(chǔ)氫量（3.6％）接近；制備的鎂鎳儲(chǔ)氫合金薄片的吸、放氫溫度可分別降至250℃、270℃，放氫量可達(dá)2.6wt％。 通過(guò)上述研究，本論文在以下四個(gè)方面取得了具有創(chuàng)新性的研究成果： （1）全面系統(tǒng)地研究了利用氫化燃燒合成法制備鎂鎳儲(chǔ)氫合金的工藝技術(shù)路線，包括工藝技術(shù)參數(shù)、

5、不同的制樣方式，以及鎳含量對(duì)氫化燃燒合成鎂鎳儲(chǔ)氫合金的影響。首次比較了鎂粉、鎳粉直接氫化燃燒，鎂粉、鎳粉壓片和鍍鎳鎂片三種制樣方式對(duì)氫化燃燒合成鎂鎳儲(chǔ)氫合金的影響。得到鎂粉、鎳粉直接氫化燃燒比鎂粉、鎳粉壓片和鍍鎳鎂片更容易形成Mg<,2>NiH<,4>的結(jié)論。 （2）系統(tǒng)地研究了摻雜對(duì)氫化燃燒合成鎂鎳儲(chǔ)氫合金及其性能的影響；研究了摻鈦、富鈰鑭系稀土對(duì)氫化燃燒合成鎂鎳氫化物及其放氫量、放氫溫度、放氫速率的影響。研究得出，摻銅、摻鈦