10487.輕金屬氮?dú)鋬?chǔ)氫材料性能的調(diào)控

1、高靜靜：輕金屬氮?dú)鋬?chǔ)氫材料性能的調(diào)控摘要環(huán)境污染和化石燃料的消耗引起了越來(lái)越多的關(guān)注。氫氣被認(rèn)為是一種可取代傳統(tǒng)燃料的理想燃料。然而，氫氣作為燃料實(shí)際應(yīng)用時(shí)，還有一些困難需要克服，例如：開(kāi)發(fā)先進(jìn)的儲(chǔ)氫材料等。為了實(shí)現(xiàn)較高儲(chǔ)氫量的目標(biāo)，固態(tài)儲(chǔ)氫材料特別是包含輕金屬元素的材料被廣泛研究。MN—H材料自從被Chen等人首次報(bào)道后，就引起了相當(dāng)大的關(guān)注。根據(jù)Chen的研究，Li3N通過(guò)以下兩個(gè)反應(yīng)能夠可逆的存儲(chǔ)超過(guò)10wt％的氫氣。LiNH2L

2、iHHLi姍H2(1)Li刑HLiHHLi3NH2(2)近年來(lái)，為了提高Li_N—H體系的儲(chǔ)氫性能，花費(fèi)了大量的精力。摻雜其他原子到LiNH2晶格中和摻雜其他化合物到LiNH2—ⅡH體系中是提高LiNH2LiH體系吸放氫性能的有效方法。首先，本文研究了LiNH2LiH體系的儲(chǔ)氫性能。研究發(fā)現(xiàn)，不同球磨條件的LiNH2一LiH儲(chǔ)氫性能不同，球磨時(shí)間增加，放氫溫度降低，放氫動(dòng)力學(xué)增強(qiáng)。球磨兩小時(shí)的LiNH2一LiH樣品在299oC處有一個(gè)寬

3、放氫峰，而預(yù)先球磨八小時(shí)后的樣品在259oC處有一個(gè)放氫峰，且峰形變窄，峰值溫度降低約40oC。隨著球磨強(qiáng)度的提高，晶粒的形貌變得均一，尺寸會(huì)減小，球磨兩小時(shí)的樣品顆粒尺寸為50500nlTl，且形貌不規(guī)則，而預(yù)球磨八小時(shí)后的樣品顆粒粒徑變?yōu)?00300nm，外形接近球形，活化能也從1031kJ／mol降低到964kJ／mol。其次，本文研究了摻雜鹵化鉀(KF、KCI、KBr和KD的LiNH2一LiH體系的儲(chǔ)氫性能。研究發(fā)現(xiàn)，摻雜KF到

4、LiNH2LiH體系明顯提高了儲(chǔ)氫性能，然而KCl、KBr、KI并沒(méi)有明顯的提高LiNH2一LiH體系的儲(chǔ)氫性能。與LiNH2—LiH體系相比，LiNH2—LiH一005KF體系放氫曲線(xiàn)峰形變尖銳，且放氫的初始溫度和峰值溫度分別降低了36oC和38oC。LiNH2一LiH—O05KF體系的儲(chǔ)氫量和放氫動(dòng)力學(xué)經(jīng)過(guò)10次吸放氫循環(huán)后，要比LiNH2一LiH體系經(jīng)過(guò)兩次循環(huán)后的好很多。循環(huán)性能至少提高了四倍。詳細(xì)的結(jié)構(gòu)研究表明，在熱處理過(guò)程中

5、，添加的KF與LiH發(fā)生反應(yīng)生成KH。而KH之前被報(bào)道過(guò)可以提高LiNH2一LiH體系的儲(chǔ)氫性能，所以生成的KH是摻雜KF提高L小m2一LiH體系的儲(chǔ)氫性能的主要原因。最后，本文首次系統(tǒng)的研究了KLi3(NH2)44LiH體系的吸放氫和循環(huán)性能，闡明鉀離子混入LiNH2中對(duì)LiNH2—LiH體系儲(chǔ)氫性能的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，混合鉀離子到LiNH2中可以破壞LiNH2的穩(wěn)定性，因此可以降低LiNH2一LiH體系的放氫溫度，提高其放氫速率。

6、高靜靜：輕金屬氮?dú)鋬?chǔ)氫材料性能的調(diào)控AbstractEnvironmentalcontaminationandthedepletionoffossilfuelshavecausedincreasingconcemHydrogenisregardedasakindofidealfuelthatcanbeusedteplacetheconventionalfuelsHowevertealisepracticalapplicationofhy

7、drogenasafuel，severalchallengesmustbeovercome，forexample，theneedtodevelopadvancedstoragematerialsSolidstatehydrogenstoragematerials，especiallythoseincludinglightelements，havebeenexhaustivelyinvestigatedtoachievethehi醢tar

8、gethydrogencapacitiesM(metal卜MbasedmaterialshaveattractedconsiderableaRentionsincethefirstreportbyCheneta1AccordingtotheChen’Sreport，Li3Ncanreversiblystoreover10mass％ofhydrogenthroughtworeactions(reaction1andreaction2)Li

9、NH2LiHHLi2NHH2(1)Li2NHLiHHLi3NH2(2)MuchefforthasbeenexpendedtoimprovetheperformanceofthissystemMixingotheratomsintotheLiNH2latticeanddopingothercompoundsintotheLiNH2LiHcompositeareeffectivemethodforenhancingthehydrogende

10、sorption／adsorptionpropertiesoftheLiNH2__LiHcompositeFirstlyinthepresentwork，thehydrogenstoragepropertiesoftheLiNH2LiHsystemWasinvestigatedanddiscussedItwasfoundthat，誦t11ballmillingtimeincreased，thesizeoftheLiNH2_LiHsamp

11、lewasreducedandthepeaktemperatureofdehydrogenationWasdecreasedthehydrogendesorptionkineticoftheLiNH2一LiHsystemWasimprovedTheLiNH2LiHsampleballmilled2hexhibitsabroadhydrogendesorptioncurvewithapeakat299oCFortheLiNH2LiHsam

12、plewhichballmilledforlongertime(LiHorLiNH2waspretreatedbyballmillingat450rpmfor8hbeforebeingusedasprecursorinpreparationoftheLiNH2LiH)dehydrogenationpeakappearat259。C，thepeaktemperatureofdehydrogenationdecreasedby40。CWit

13、hballmillingtimeincreased，particlesbecomehomogeneousandmoreuniforminsizeTheparticlesizeofthesamplesfrom50500nmto100300nmandtheactivationenergyfrom1031kJ／moldecreasedto964IO／m01Secondlyinthispaperthehydrogenstoragepropert