發(fā)布時間：2018-08-04 12:41

【摘要】：鎂具有儲氫量大(7.6wt%)、價格低廉、資源豐富等優(yōu)點,被認為是最有應用潛力的金屬儲氫材料。但高的放氫溫度(300℃)、緩慢的吸放氫速率,限制了Mg作為儲氫材料的使用。為提高Mg/Mg H2的吸放氫速率、降低MgH2的放氫溫度,本文使用直流電弧等離子體法,制備Mg-TiO2、Mg-Fe2O3、Mg-NiO、Mg-NiO/CeO2復合粉體;采用高壓扭轉法結合直流電弧等離子體法,制備純Mg、Mg-Fe、Mg-Ni納米結構塊體。使用ICP、XRD、SEM與TEM表征樣品的成分、相組成及微觀形貌,采用PCT、TG/DSC對樣品的吸放氫性能進行研究。高壓扭轉制備的納米結構塊體Mg儲氫材料,具有比較均勻的納米微觀組織。氫化后純Mg納米結構塊體的DSC曲線放氫峰溫為424℃,低于純Mg粉體的440℃,其氫化激活能為55.1kJ/mol H2,小于純Mg粉體的92.9 kJ/mol H2,這主要是因為高壓扭轉細化了Mg顆粒并使顆粒表面的MgO層破碎,MgO呈彌散分布從而起到了催化作用。Fe的摻入對Mg納米結構塊體的吸放氫性能沒有明顯影響,但添加的Ni能夠改善Mg納米結構塊體的低溫吸氫動力學性能。鎂-金屬氧化物復合粉體制備過程中,一些過渡族金屬氧化物被Mg還原,一些則沒被還原。Fe2O3、NiO以及CeO2在制備過程中,完全被Mg還原成了Fe、Ni與Ce2O3,形成了含MgO的Mg-Fe、Mg-Ni以及Mg-Ni/Ce2O3的復合粉體。TiO2在制備過程中則沒被完全還原,仍形成Mg-TiO2復合粉體。在制備過程中,氧化物未發(fā)生完全還原反應的鎂-金屬氧化物粉體,具有較高的吸氫容量,但吸放氫動力學性能一般。例如,Mg-TiO2復合粉體在400℃下最大吸氫量達6.92wt%,在200℃、3MPa初始氫壓下,2h內(nèi)吸氫3.8wt%,其DSC曲線放氫峰溫為418℃。在制備過程中,氧化物被還原成金屬的復合粉體具有優(yōu)良的吸氫動力學性能,但最大吸氫量較低。Mg-Ni復合粉體在400℃最大吸氫量為6.21wt%,在200℃、3MPa初始氫壓下,2h內(nèi)吸氫5.4wt%,其DSC曲線放氫峰溫為380℃,這是因為吸放氫過程中形成的Mg2Ni起到了催化作用;Mg-Fe復合粉體在400℃最大吸氫量為6.67wt%,在200℃、3MPa初始氫壓下,2h內(nèi)吸氫3.7wt%,其DSC曲線放氫峰溫為410℃,這是因為Fe在吸放氫過程中并沒有形成Mg2FeH6僅以單質存在,其催化作用有限。在氧化物被完全還原的鎂-金屬氧化物體系中,再加入稀土氧化物,能夠提高其最大吸氫容量,同時保持優(yōu)良的吸放氫動力學性能。例如,Mg-Ni/Ce2O3在400℃下的最大吸氫量為6.67wt%,在200℃、3MPa初始氫壓下,2h內(nèi)吸氫5.4wt%,其DSC曲線放氫峰溫為379℃。這表明,鎂-金屬氧化物(可被鎂還原)-稀土金屬氧化物三元體系,具有高儲氫容量和快速吸放氫的綜合儲氫性能。
[Abstract]:Magnesium has the advantages of large hydrogen storage capacity (7.6 wt%), low price and abundant resources, so it is considered to be the most potential metal hydrogen storage material. However, the high desorption temperature (300 鈩，

本文編號：2163914