Li-Mg-Al系固溶體合金儲氫性能研究.pdf

1、Li、Mg和Al均是高能量密度儲氫材料,它們二元系氫化物較為穩(wěn)定。本文主要通過對制備工藝的探索,尋求改善Li-Mg-Al體系材料儲氫性能的方法。
　　1、利用燒結(jié)結(jié)合機(jī)械球磨的方法制備了17Mg/12Al二元以及17Mg/12Al+10X(X=Li,LiH,LiAlH4)三元固溶體儲氫合金,并通過XRD、PCT、DSC/TG等手段對合金的相結(jié)構(gòu)、儲氫性能與熱力學(xué)性能進(jìn)行表征。根據(jù)測試結(jié)果,燒結(jié)后未經(jīng)球磨的樣品主要由Mg17Al12

2、和Mg2Al3相組成。機(jī)械球磨20h后,樣品中出現(xiàn)了 FCC結(jié)構(gòu)的Mg-Al固溶體相。燒結(jié)后的17Mg/12Al分別混合Li、LiH、LiAlH4球磨,我們可以發(fā)現(xiàn),復(fù)合材料的吸氫動力學(xué)性能下降,但吸放氫循環(huán)穩(wěn)定性增加,初始脫氫溫度降低,熱力學(xué)性能提高。尤其混合LiH后,復(fù)合材料的初始脫氫溫度從添加前的320oC降到添加后的290oC,脫氫活化能從添加前的194.5 kJ/mol降到146.3 kJ/mol。
　　2、通過將LiH

3、與17Mg/12Al以不同配比混合,再球磨制備了 LiH(17Mg/12Al)x(x=0.05,0.1,0.15,0.2)復(fù)合材料。發(fā)現(xiàn)經(jīng)過20h的機(jī)械球磨,形成了 Li-Mg-Al體系固溶體。Li-Mg-Al固溶體材料在氫化反應(yīng)后的產(chǎn)物是MgH2和Al(LiH)固溶體。且當(dāng)x=0.15時,復(fù)合材料可吸氫2.25wt％。根據(jù)Kissinger方程計算得LiH(17Mg/12Al)x(x=0.05,0.1,0.15,0.2)復(fù)合材料的脫氫

4、激活能依次為121.3 kJ/mol,125.3 kJ/mol,94.7 kJ/mol和118.8 kJ/mol。
　　3、研究了不同球磨時間對 Li-Mg-Al固溶體儲氫性能的影響,在氫氣保護(hù)下燒結(jié)17Mg/12Al,再把15LiH與經(jīng)過燒結(jié)的17Mg/12Al混合,在較高氫氣壓強(qiáng)保護(hù)下分別球磨5h,10h,15h和20h。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn),氫氣保護(hù)燒結(jié)制備的樣品主要由 MgH2和Mg17Al12相組成。隨著球磨時間的增加,復(fù)合材料的

5、晶粒尺寸依次為14.3nm,12.1nm,9.4nm和5.1nm,且MgH2相對應(yīng)的衍射峰強(qiáng)逐漸減弱,MgH2逐漸固溶到到Mg17Al12中。當(dāng)球磨時間增加到20h時,MgH2已經(jīng)全部固溶到Mg-Al體系固溶體中。樣品的初始放氫量也隨著球磨時間的增加而增加。通過比較球磨5h和20h樣品氫化反應(yīng)后的產(chǎn)物發(fā)現(xiàn),前者主要為 MgH2,LiH和Al相,而后者主要為 MgH2和Li-Mg-Al固溶體相。經(jīng)過20h機(jī)械球磨后,復(fù)合材料的初始脫氫溫度