改性納米氧化鐵的儲氫性能和儲氫過程動力學研究.pdf

1、鐵氧化物作為儲氫材料，其儲氫原理是利用氧化還原反應進行儲氫，思路如下： 儲氫：Fe3O4+4H2→3Fe+4H2O(或初始狀態(tài)為：Fe2O3+3H2→2Fe+3H2O)放氫：3Fe+4H2O→Fe3O4+4H2與傳統(tǒng)儲氫方法相比，該儲氫方法簡單、安全、環(huán)境友好、成本低、儲氫過程可逆。理論儲氫總量達到4.8wt．％，接近IEA儲氫標準(～5wt．％或50kgH2/m3)。 本文通過水熱法制備了顆粒狀、片狀和管狀三種不同納米

2、形貌的三氧化二鐵基體材料，并以Mo及其他金屬作催化劑對其進行催化改性和儲氫性能研究。同時也研究了升溫速率、不同改性方法和不同催化劑對儲氫性能的影響。此外，還研究了鐵氧化物還原氧化過程、Mo催化機理以及氧化過程的動力學問題。研究結(jié)果表明： 1．升溫速率對樣品的儲-放氫性能具有較大的影響。從儲-放氫總量、循環(huán)穩(wěn)定性和樣品的燒結(jié)情況考慮，4℃/min的升溫速率是較理想的。 2．以不同含量的Mo對三類不同納米形貌樣品進行水熱法改

3、性后的儲-放氫性能的研究表明，8％(mol)的Mo改性的片狀氧化鐵儲氫效果最好。在300℃時，四次循環(huán)平均放氫量為666.8μmol·min-1g—Fe-1，平均放氫溫度為275.7℃。 3．與水熱法改性后的樣品相比，浸漬法改性的納米Fe2O3的儲氫性能不理想，各項儲氫性能參數(shù)均劣于水熱法的改性。因此，該方法不適合改性納米Fe2O3。 4．在低溫放氫方面，以Al作催化劑使用水熱法改性的片狀結(jié)構(gòu)的Fe2O3的儲—放氫效果有

4、一定的改善，改性后的樣品平均放氫溫度僅為208℃：當溫度為219℃，平均放氫量達到318μmol·min-1g—Fe-1。 5．采用TPR、TPO及XRD分析表征手段對鐵氧化物儲—放氫過程研究發(fā)現(xiàn)：Fe2O3的還原反應歷程為3Fe2O3→2Fe3O4→6Fe；而Fe3O4的還原途徑是Fe3O4→3FeO→3Fe。還原鐵的氧化過程的歷程為：3Fe→3FeO→Fe3O4。此外，還發(fā)現(xiàn)，在氧化還原過程中，Mo通過自身的化合價改變在儲-