MG-Li合金制備與儲氫性能的研究.pdf

1、Mg與Li均是輕質(zhì)高能量密度的儲氫材料，它們的氫化物均較為穩(wěn)定。本文首先探索了Mg-Li二元儲氫合金的制備工藝，繼而實驗探索了Li含量不同對Mg-Li儲氫性能的影響，最后探索了Al的添加對Li3Mg17合金儲氫性能的改性。
　　1、利用燒結及球磨方法制備了Mg-Li二元合金，研究了不同熱處理方法以及不同球磨時間對Mg-Li合金相結構與儲氫性能的影響。制備方法為:燒結+隨爐冷卻+球磨（1＃）、燒結+液氮淬火+球磨（2＃)、直接球磨（

2、3＃）。經(jīng)對合金樣品的XRD分析表明:粉末燒結法具有反應迅速、合金化程度高的優(yōu)點，機械合金化法制備過程相對較慢，且球磨時間越長，合金化程度越高。三種樣品的主相均為Li3Mg7。經(jīng)過吸放氫循環(huán)之后，樣品的Li3Mg7相均消失，生成的LiH固溶進Mg/MgH2晶格中。經(jīng)對比，發(fā)現(xiàn)3＃的儲氫量最高和儲氫性能最好，這可能是由于1＃、2＃樣品制備過程中的氧化。結果表明不同熱處理方法對樣品的性能造成的影響不大。
　　2、通過改變Mg-Li配比

3、，采用機械球磨的辦法制備了Mg-Xat.％Li(X=10，25，40)二元合金。XRD測試發(fā)現(xiàn)經(jīng)過20小時的球磨之后產(chǎn)物的合金相分別為Li3Mg17、Li3Mg17、Li3Mg7。PCI曲線測試顯示其可逆儲氫容量分別為6.30 wt.％，5.88 wt.％和5.29 wt.％。通過Kissinger方程計算三種樣品的放氫激活分別為162.1 kJ·mol-1、155.4 kJ·mol-1、132.7 kJ·mol-1。表明Li的添加有助

4、于降低了放氫反應的激活能，但降低了體系的總儲氫量。
　　3、研究了Al的添加對于Mg-Li合金儲氫性能的影響，采用振動球磨的方法制備了Li3Mg17AlX(X=0，1，5，12)儲氫合金。XRD測試發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過了5小時的高能振動球磨，樣品均即可合金化。其中鋁含量最高的4＃樣品主相為Li3Mg17、LiAl和Al，經(jīng)多次活化后轉變?yōu)镸g17Al12。SEM測試發(fā)現(xiàn)樣品的顆粒度隨Al含量的增加而降低，且顆粒表面平整度下降，這有助于改善材

5、料的動力學。PCI曲線測試表明四種樣品的可逆儲氫量分別為6.82wt.％、6.31 wt.％、4.54 wt.％、3.12 wt.％。且隨著Al含量的增多，樣品的吸放氫平臺壓逐漸上升，放氫曲線的滯后現(xiàn)象明顯得到改善。根據(jù)Van't Hoff方程計算發(fā)現(xiàn)隨著Al含量的增多樣品的放氫反應焓降低，Li3Mg17Al12樣品的性能最好，放氫反應焓為87.7 kJ·mol-1，低于其他樣品。吸放氫動力學測試發(fā)現(xiàn)Al含量的添加有助于材料的吸放氫動力