機械球磨固相化學反應合成AlH-,3-及其放氫性能研究.pdf

1、從目前國內(nèi)外儲氫材料的發(fā)展狀況來看，金屬鋁氫化合物由于具有高理論儲氫量和體積密度(10.1wt％，149kg/m3)、釋放氫時熱效應小和放氫動力學性能比較好的特點，作為新型儲氫材料率先實際應用于燃料電池驅(qū)動的車載移動氫源上概念的提出，正引起國際上的普遍關(guān)注。若能進一步降低金屬鋁氫化合物材料的放氫溫度及提高其放氫動力學，并探索解決Al的再生氫化合成問題，則對金屬鋁氫化合物的實際應用具有重要的意義。 本文以純鋁、LiH、LiAlH4

2、和AlCl3為原料，在0.65MPa氫壓下，通過機械球磨固相化學反應合成AlH3為研究對象，采用XRD、TG-DSC、SEM、EDS、MS、恒溫放氫曲線和變溫放氫曲線測試等方法系統(tǒng)地研究了三個不同反應體系(純鋁、LiH+AlCl3和LiAlH4+AlCl3)和不同球磨時間對合成A1H3的物質(zhì)轉(zhuǎn)變規(guī)律及不同反應體系合成AlH3的放氫性能的影響?；谝陨瞎ぷ鞯玫饺缦卵芯拷Y(jié)果： 采用機械球磨固相化學反應合成AlH3，反應體系對合成Al

3、H3具有重要的影響。純Al反應體系中，常溫常壓下合成AlH3所需的氫壓為2.5GPa，在實驗所允許的最大氫壓(0.65MPa)環(huán)境下，合成AlH3存在一定的困難。LiH+AlCl3和LiAlH4+AlCl3反應體系中，兩體系合成反應按方程式(2.8)和(2.9)進行，生成了非晶態(tài)AlH3和LiCl的混合物體系，隨球磨時間增加，反應越充分，球磨20h時反應基本完全；LiAlH4反應體系在相同球磨時間下反應更充分；球磨合成產(chǎn)物以各個小顆粒的

4、形式團聚在一起，隨球磨時間增加，體系合成產(chǎn)物的顆粒尺寸逐漸降低，最小顆粒尺寸達到了納米級，生成物中各元素均勻分布在顆粒表面。 LiH和LiAlH4兩反應體系球磨合成AlH3混合產(chǎn)物的熱力學與放氫性能規(guī)律基本相同，LiAlH4反應體系球磨產(chǎn)物的最大放氫量為4.2wt％，大于LiH反應體系球磨產(chǎn)物的最大放氫含量1.5wt％。 由LiAlH4反應體系合成的AlH3和LiCl混合物體系，在熱分析過程中，失重曲線按分解反應規(guī)律分為

5、三個階段，其中第二階段主要為AlH3的集中分解放氫失重，此時可能由于伴隨AIH3非晶相的晶化和γ-AlH3向a-AlH3發(fā)生相變放熱，使得此階段總的反應熱效應呈現(xiàn)出放熱峰特點；在放氫曲線測試中，球磨產(chǎn)物放氫起始溫度均低于100℃，隨放氫溫度的升高，放氫量增加，當溫度為200℃和時間1.8h左右時試樣放氫基本結(jié)束，此時試樣最大放氫量達到3.0～4.0wt％左右，基本接近反應體系的理論儲氫量4.85wt％；隨球磨時間增加，球磨產(chǎn)物的放氫動力