Li-N-儲(chǔ)氫材料的制備、表征及性能研究.pdf

1、金屬-氮-氫體系由于儲(chǔ)氫量高、可逆性好、吸放氫條件溫和等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是一種理想的儲(chǔ)氫材料。其中，Li3N-LiNH2體系是目前研究的熱點(diǎn)。但其在吸放氫溫度，動(dòng)力學(xué)性能等方面仍有待進(jìn)一步改善，而且有關(guān)該體系放氫性能的研究目前還鮮有報(bào)道。本文采用高能球磨法制備了LiaN-LiNH2材料，并采用XRD、SEM、BET、FT-IR、TPD、在線GC、氣固吸放氫測(cè)試等多種分析手段對(duì)其吸放氫反應(yīng)機(jī)理、放氫動(dòng)力學(xué)性能以及循環(huán)衰減原因進(jìn)行了研究，并采用

2、添加亞磷酸三苯酯(TPP)對(duì)該體系進(jìn)行了改性。
　　 采用高能球磨法制備了Li3N-LiNH2儲(chǔ)氫材料，并對(duì)其放氫性能進(jìn)行了研究。TPD放氫結(jié)果顯示，該體系在175℃開始放氫，280℃放氫速率達(dá)到最快，至400℃放氫結(jié)束。該樣品程序升溫至280℃，最終放氫量可達(dá)5.6wt.％，兩周后放氫量衰減至4.0wt.％。同時(shí)，在線GC檢測(cè)結(jié)果表明，在此過程中沒有氨氣放出。PCT動(dòng)力學(xué)測(cè)試表明：該樣品在280℃下，50 min時(shí)達(dá)到最大放氫

3、速率0.096wt.％/min，100min內(nèi)放氫量達(dá)到4.8wt.％，但循環(huán)兩周后在100min內(nèi)放氫量只有1.9wt.％，最大放氫速率不足0.03 wt.％/min。
　　 XRD和FTIR測(cè)試結(jié)合在線GC、SEM、BET等測(cè)試分析，證明了其循環(huán)放氫量衰減主要是由于在循環(huán)過程中的燒結(jié)及晶粒長(zhǎng)大等原因造成的。為改善上述體系的循環(huán)放氫性能，本論文通過添加亞磷酸三苯酯對(duì)該體系進(jìn)行了改性。XRD和SEM結(jié)果表明，亞磷酸三苯酯在球磨過

4、程中起到了潤(rùn)滑劑和分散劑作用，提高了球磨效果，有效地防止了樣品的燒結(jié)及晶粒長(zhǎng)大。另外，在吸放氫循環(huán)過程中起到了保護(hù)劑和穩(wěn)定劑作用，降低了樣品的放氫溫度，顯著提高了樣品的放氫動(dòng)力學(xué)性能及循環(huán)穩(wěn)定性。Li3N-LiNH2+20 wt.％TPP樣品在130℃左右開始放氫，230℃放氫速率達(dá)到最快，至300℃放氫結(jié)束。PCT動(dòng)力學(xué)測(cè)試表明：在230℃時(shí)，100min內(nèi)放氫量達(dá)到4.6wt.％，放氫循環(huán)二十周后動(dòng)力學(xué)性能幾乎沒有下降，放氫量仍有4