Li-Mg-B-H體系儲氫材料的制備工藝與性能研究.pdf

1、氫能是一種可代替石化資源的“綠色能源”，它是集多種優(yōu)點于一身的新型功能材料。儲氫技術(shù)為解決能源、氣候、環(huán)境等全球性問題提供了較理想的解決方案。儲氫材料中具有最大儲氫容量的是LiBH4(18.5wt.％)，可滿足下一代燃料電池所需的目標(biāo)，但它存在放氫溫度高和可逆吸/放氫差等缺點。目前，MgH2在改善LiBH4放氫性能的研究備受關(guān)注。
　　本文采用高效球磨法，通過預(yù)先球磨MgH2粉末，再將其與LiBH4粉末均勻混合球磨，制備了Li-M

2、g-B-H體系儲氫材料。采用X射線衍射(XRD)、透射電鏡(TEM)、傅里葉變換紅外光譜(FT-IR)及熱重/差熱(TG/DSC)等手段研究了該體系的放氫機理、放氫前后的產(chǎn)物結(jié)構(gòu)、體系的熱力學(xué)和動力學(xué)性能以及分別添加TiO2和SiO2催化劑對體系儲放氫性能的影響。
　　TEM測試結(jié)果表明：MgH2經(jīng)球磨預(yù)處理后，其晶粒尺寸可降至60-100nm。XRD和FT-IR測試結(jié)果表明：改性后體系的化學(xué)鍵和放氫機理并未改變。TG/DSC測試

3、結(jié)果表明：改性后2LiBH4/MgH2(24h)體系的放氫溫度為322.86℃，放氫量為10.64wt.%。與改性前2LiBH4/MgH2(0h)體系相比，放氫溫度降低了28℃，放氫量提升了1.5wt.%。MgH2預(yù)處理時間應(yīng)控制在24h為最宜。
　　研究發(fā)現(xiàn)，儲氫量隨隨球磨時間的延長，儲氫量變化不大，反而會產(chǎn)生粉體團聚和粘結(jié)、耗費能源等問題。因此，球磨反應(yīng)的時間并非越長越好。綜合XRD、TG/DSC結(jié)果發(fā)現(xiàn)，延長體系2LiBH4

4、/MgH2(24h)的球磨時間，反而會減少其放氫量，對放氫溫度也沒有改善作用。所以2LiBH4/MgH2(24h)的最佳球磨時間為5h。
　　優(yōu)化TG/DSC測試條件發(fā)現(xiàn)，樣品升溫速率應(yīng)控制在2K/min，重量約為7mg為最佳。Kissinger曲線，其斜率即為活化能Ea。根據(jù)曲線的線性擬合結(jié)果可知，該體系的反應(yīng)活化能為23.05kJ/mol?H2，活化能降低了21.15kJ/mol?H2。
　　TiO2和SiO2催化摻雜后