鎂基復(fù)合儲(chǔ)氫材料的機(jī)械合金化制備及其性能研究.pdf

1、本研究是國(guó)家"973課題-高儲(chǔ)量金屬氫化物材料儲(chǔ)放氫研究"的一部分,圍繞著改善鎂基儲(chǔ)氫材料的氫化動(dòng)力學(xué)性能和降低其工作溫度展開(kāi)以下工作:采用3.0MPa氫氣氣氛下的機(jī)械合金化工藝,對(duì)Mg-LaNi<,2>、Mg-LaNi<,5>、Mg-LaNi<,3>-Cu和Mg-Ni-Y四種材料體系進(jìn)行制備,合成出一系列不同組分的鎂基復(fù)合儲(chǔ)氫材料.運(yùn)用X-ray、SEM作為主要研究手段,對(duì)氫化球磨誘發(fā)固態(tài)反應(yīng)產(chǎn)物分析表明:Mg-LaNi<,2>、Mg

2、-LaNi<,5>體系氫化球磨60h的物相為MgH<,2>、Mg<,2>NiH<,4>、La<,4>H<,12.9>;Mg-LaNi<,3>-Cu體系球磨60h的物相為MgH<,2>、Mg<,2>NiH<,4>、La<,4>H<,12.9>、MgCu<,2>;Mg-Ni-Y體系球磨60h的物相為MgH<,2>、Mg<,2>NiH<,4>、Mg<,2>NiH<,0.29>、Y.機(jī)械合金化制備出的鎂基復(fù)合儲(chǔ)氫材料活性高,吸氫動(dòng)力學(xué)性能優(yōu)異,

3、其中Mg-LaNi<,2>體系氫化球磨產(chǎn)物在3.0MPa氫氣壓力和473K~553K之間,可以在1min之內(nèi)完成飽和吸氫量的80﹪以上,在553K的吸氫量達(dá)到5.419mass﹪,但吸放氫平臺(tái)壓較低;Mg-LaNi<,5>體系球磨產(chǎn)物吸放氫平臺(tái)寬闊平坦,滯后效應(yīng)小,該復(fù)合物在5.0MPa氫氣壓力、室溫下15min內(nèi)吸氫量達(dá)到2.37 mass﹪,在5.0MPa氫氣壓力和373~553K之間的條件下,可以在1min之內(nèi)完成飽和吸氫量的80

4、﹪以上,在553K的吸氫量為4.23mass﹪;Mg-LaNi<,3>-Cu體系氫化球磨產(chǎn)物吸氫動(dòng)力學(xué)性能降低,吸放氫反應(yīng)的滯后效應(yīng)加劇;Mg-Ni-Y體系中Y的添加提高了吸氫動(dòng)力學(xué)性能,在373K、10min時(shí)間內(nèi)吸氫量達(dá)到4.08mass﹪,隨著溫度升高,材料吸氫速率增加,在5.0MPa氫氣壓力和473~523K之間的條件下,可以在1min之內(nèi)完成飽和吸氫量的80﹪以上,在5.0MPa氫氣壓力和523~623K之間的條件下,可以在1

5、min之內(nèi)完成飽和吸氫量的90﹪以上,該復(fù)合材料在623K的吸氫量為5.92 mass﹪,同時(shí)滯后效應(yīng)小,吸放氫反應(yīng)的平衡壓略有提高.吸氫動(dòng)力學(xué)性能的提高歸因于機(jī)械合金化過(guò)程中多相納米晶復(fù)合產(chǎn)物的合成,而體系中復(fù)合催化相的存在強(qiáng)化了氫原子在氫化物層中的擴(kuò)散能力.Mg-LaNi<,2>、Mg-LaNi<,5>、Mg-LaNi<,3>-Cu、Mg-Ni-Y四種體系的PCT曲線(xiàn)存在兩個(gè)反應(yīng)平臺(tái),分別對(duì)應(yīng)Mg和Mg<,2>Ni吸氫反應(yīng)、MgH<