機(jī)械球磨Li-N-H系貯氫材料貯放氫性能研究.pdf

1、本文在全面綜述國(guó)內(nèi)外儲(chǔ)氫材料研究進(jìn)展的基礎(chǔ)上，確定以合成LiNH<,2>及其與LiH的混合物儲(chǔ)氫體系作為研究對(duì)象。采用XRD、TG-DSC-MS、SEM、恒溫吸放氫循環(huán)、氣態(tài)P-C-T測(cè)試等方法系統(tǒng)地研究了物料配比、球磨參數(shù)、溫度等因素對(duì)Li-N-H系儲(chǔ)氫材料的放氫性能影響。 采用機(jī)械球磨合成LiNH<,2>效果良好，含量高達(dá)99.64wt％。通過(guò)對(duì)其在加熱過(guò)程中的TG-DSC-MS分析測(cè)試表明，LiNH<,2>在加熱過(guò)程中不穩(wěn)

2、定，主要分解出氨氣，同時(shí)有少量氫氣和氮?dú)馕龀觥?對(duì)于LiNH<,2>與LiH按摩爾比1：1組成的LiNH<,2>+LiH儲(chǔ)氫體系，通過(guò)TG-DSC熱分析表明，在加熱過(guò)程中從230℃開(kāi)始放氫，在230℃～340℃放氫迅速，放氫過(guò)程屬于LiNH<,2>與LiH直接反應(yīng)放氫。P-C-T測(cè)試結(jié)果表明，放氫平臺(tái)壓力隨溫度升高而升高，放氫量增加，出現(xiàn)兩個(gè)放氫平臺(tái)。通過(guò)295℃恒溫吸放氫循環(huán)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明在295℃進(jìn)行恒溫吸放氫循環(huán)時(shí)，吸放氫

3、量比較穩(wěn)定；循環(huán)試樣放氫起始溫度在320℃，在340℃～440℃放氫迅速，推測(cè)放氫過(guò)程屬于LiNH<,2>首先分解出NH<,3>，NH<,3>再與LiH反應(yīng)放氫。在較高溫度下進(jìn)行循環(huán)吸放氫時(shí)，試樣的吸氫量存在衰減現(xiàn)象，即循環(huán)穩(wěn)定性差。物料混合是否均勻也是影響循環(huán)穩(wěn)定性的重要因素。通過(guò)對(duì)球磨改性的LiNH<,2>+LiH試樣放氫產(chǎn)物XRD分析，結(jié)果表明隨著放氫溫度的升高，放氫產(chǎn)物中Li<,2>NH物相含量增加，即放氫反應(yīng)趨于完全。

4、 由Li<,3>N吸氫后生成的LiNH<,2>+2LiH儲(chǔ)氫體系，在加熱分解過(guò)程中，從200℃開(kāi)始放氫，在275℃和360℃附近放氫速度最快。在200℃～320℃之間屬于LiNH<,2>與LiH直接反應(yīng)放氫；在320℃～450℃之間放氫過(guò)程中，屬于LiNH<,2>首先分解出NH<,3>，NH<,3>再與LiH反應(yīng)放氫。整個(gè)放氫過(guò)程，主要析出氣體是H<,2>，同時(shí)有少量N<,2>、NH<,3>析出。由Li<,3>N吸氫后生成的LiNH<,

5、2>+2LiH儲(chǔ)氫體系被認(rèn)為是LiNH<,2>與LiH混合均勻程度最理想的體系，但放氫過(guò)程仍然有NH<,3>析出，證明不添加催化劑改性的Li-N-H系儲(chǔ)氫材料放氫過(guò)程析出氨氣是一個(gè)普遍現(xiàn)象。 當(dāng)LiNH<,2>與LiH摩爾比一定時(shí)，隨著球磨時(shí)間增加，試樣顆粒尺寸減小，最大放氫速率所需溫度降低；若排除LiNH<,2>物理吸附NH<,3>的影響因素，則球磨時(shí)間增加，放氫過(guò)程中析出的氫氣量增加，氨氣減少。當(dāng)球磨時(shí)間相同時(shí)，由LiNH<