基于MgH2水解反應(yīng)的氫源系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、氫化態(tài)鎂基復(fù)合物與水在低溫條件下反應(yīng)制氫,充分發(fā)揮了鎂的大容量?jī)?chǔ)氫功能,并使水中部分氫原子以氫氣的形式放出,理論儲(chǔ)氫量可達(dá)15.31wt％(水循環(huán)利用)。本文以關(guān)鍵技術(shù)MgH2的水解制氫和氫源系統(tǒng)裝置為研究對(duì)象,研究了在不同助劑、不同pH值、不同壓強(qiáng)條件下MgH2的水解反應(yīng)性能和對(duì)基于MgH2水解反應(yīng)的氫源系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì),并對(duì)設(shè)計(jì)制造的氫源系統(tǒng)進(jìn)行性能初試。
　　本文采用充氫球磨的方法制備氫化態(tài)Mg-Mn復(fù)合物,采用自制的裝置測(cè)試

2、其水解反應(yīng)性能,對(duì)不同條件下其水解性能的基本規(guī)律進(jìn)行分析,利用掃描電鏡(SEM)、X射線衍射(XRD)對(duì)其反應(yīng)產(chǎn)物形貌進(jìn)行分析與表征。
　　研究結(jié)果表明:磷酸鹽類的助劑對(duì)提高M(jìn)gH2水解反應(yīng)的放氫速率有顯著作用,其反應(yīng)產(chǎn)物形貌粒徑較小,有大量細(xì)片狀組織存在,這種形貌有利于MgH2水解反應(yīng)的進(jìn)行。溶液pH值的變化無助于MgH2水解反應(yīng)性能的改善,隨著pH值的增大其反應(yīng)程度逐漸降低;反應(yīng)產(chǎn)物的SEM結(jié)果表明:隨著pH值的增大,產(chǎn)物中的

3、團(tuán)聚現(xiàn)象也越明顯,這種現(xiàn)象進(jìn)一步佐證了上述結(jié)論。改變MgH2水解反應(yīng)的壓強(qiáng)條件時(shí),隨著壓強(qiáng)值的增大,其最終反應(yīng)程度有降低的趨勢(shì),在壓強(qiáng)值較小時(shí)降低不明顯,后期實(shí)驗(yàn)中,氫氣分壓最好控制在8.361kgf/cm2以下;從反應(yīng)產(chǎn)物的SEM和XRD結(jié)果中也可以看出反應(yīng)產(chǎn)物顆粒大多呈不規(guī)則的片狀多邊形,晶粒尺寸在10.7-20.8nm之間,晶粒為納米級(jí)并且變化不大。
　　在對(duì)改變?nèi)芤簆H值和反應(yīng)壓強(qiáng)條件的水解反應(yīng)機(jī)理研究中,可以發(fā)現(xiàn):區(qū)域A

4、vrami指數(shù)n值基本都表現(xiàn)出隨反應(yīng)的進(jìn)行先上升后下降的趨勢(shì)。由此可以預(yù)測(cè):在反應(yīng)初期都有Mg(OH)2晶核的沉淀析出,之后晶核進(jìn)一步長(zhǎng)大。
　　自行設(shè)計(jì)的氫源系統(tǒng)包括反應(yīng)容器、反應(yīng)容器加熱套、儲(chǔ)罐、過渡筒和輔助設(shè)備控制箱、真空泵、空氣壓縮機(jī)、氫氣增壓機(jī)等。對(duì)安裝調(diào)試好的氫源系統(tǒng)進(jìn)行MgH2水解反應(yīng)的探索性試驗(yàn)研究,結(jié)果表明:在前7.5min內(nèi)的反應(yīng)速率為最大,7.5min-20min內(nèi)反應(yīng)進(jìn)行緩慢,20min之后水解曲線進(jìn)入平臺(tái)