新型儲(chǔ)氫材料AlH3的合成工藝研究.pdf

1、三氫化鋁（AlH3）作為一種新型的輕金屬氫化物固態(tài)儲(chǔ)氫材料，本身已克服高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫和低溫液態(tài)儲(chǔ)氫的儲(chǔ)氫容量低、成本高、安全性差等技術(shù)性問題，加上其具有較高的儲(chǔ)氫容量，質(zhì)量和體積儲(chǔ)氫密度分別為10.08％和148g H2/L，和較低的釋氫溫度，即在經(jīng)過物理或化學(xué)改性處理后，可在低于100℃的低溫下較快釋氫，其在理論上已滿足美國能源部（DOE）提出的車載儲(chǔ)氫的最終容量目標(biāo)（7.5wt%，70g H2/L），且有望達(dá)到車載儲(chǔ)氫的最終操作溫度目

2、標(biāo)（-40～85℃），因而成為低溫質(zhì)子交換膜（PEM）燃料電池領(lǐng)域極具潛力的儲(chǔ)氫載體。
　　為了制得這種儲(chǔ)氫性能良好的AlH3產(chǎn)品，本文概述了近年來AlH3合成方法的研究進(jìn)展，經(jīng)比較發(fā)現(xiàn)，經(jīng)典的液相有機(jī)金屬合成路線依然具有較大優(yōu)勢(shì)，即對(duì)設(shè)備要求低，操作簡(jiǎn)便，成本低，產(chǎn)率高，易于分離提純等。故本文在經(jīng)典的有機(jī)金屬合成理念的基礎(chǔ)上，即由醚合反應(yīng)（Ⅰ）和脫醚反應(yīng)（Ⅱ）兩步法合成，對(duì)制備α-AlH3晶體的整個(gè)工藝過程進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探索，從而找出

3、最佳的合成工藝條件，使合成方法更加地成熟穩(wěn)定。
　　本文研究工作如下：分別對(duì)（Ⅰ）（Ⅱ）兩階段的工藝參數(shù)進(jìn)行研究，得出制備α-AlH3的最佳工藝條件；并分別對(duì)兩階段反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行了物質(zhì)結(jié)構(gòu)、熱力學(xué)特性及形貌分析；還對(duì)制得的α-AlH3樣品進(jìn)行了放氫實(shí)驗(yàn)；作為初步探索實(shí)驗(yàn)，還將制得的α-AlH3樣品與氫化鈉（NaH）進(jìn)行固相機(jī)械球磨反應(yīng)，對(duì)不同球磨時(shí)間的復(fù)合儲(chǔ)氫體系進(jìn)行了物質(zhì)組成、熱力學(xué)和放氫分析。
　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：無水無氧環(huán)

4、境下，在-15～-20℃低溫下配制 LiAlH4、無水AlCl3和LiBH4的乙醚溶液，使其以4:1:1的摩爾比在-15～-20℃低溫下磁力攪拌反應(yīng)1h，制得AlH3·xEt2O中介物，以其為反應(yīng)原料，氬氣保護(hù)下加入到無水甲苯中，90℃下恒溫脫醚1.5h，可制得產(chǎn)率為96.4%，純度為91%的單一晶相的α-AlH3晶體。LiAlH4在脫醚反應(yīng)中作為引發(fā)劑，不可或缺；LiBH4充當(dāng)結(jié)晶助劑，可顯著提高α-AlH3結(jié)晶度。放氫實(shí)驗(yàn)表明放氫量