添加碳纳米管镁基材料的储氢性能

用机械合金化方法,以氢气作为保护气氛(0.5 MPa),通过添加碳纳米管,制备出含有碳纳米管的镁基储氢材料(Mg-3Ni-2MnO2-0.25CNTs).结果表明:该材料具有优异的储氢性能,储氢容量达到7.0%;动力学性能也得到提高,吸氢过程基本在100 s以内完成,在0.1 MPa下放氢过程可在600 s完成,放氢平台温度在280℃左右.添加碳纳米管,镁基储氢材料在机械球磨过程中,可以提高其球磨效率,颗粒更加细化均匀,传质与传热性能得到改善,该材料具有良好的应用前景.     

新型贮氢材料性能测试装置及其应用

通过对贮氢材料吸放氢过程进行分析，自行设计安装了一套测量贮氢材料贮氢性能的装置。该装置可用于测试贮氢材料的PCT曲线，吸放氢动力学曲线以及循环寿命。利用该装置对LaNi5贮氢材料进行了贮氢性能测试实验。结果表明：该测试装置设计合理，测试方法可靠：LaNi5贮氢材料具有很好的吸氢动力学性能，但是其循环寿命较差，经60次吸放氢后容量衰减较多。     

镁基储氢材料颗粒尺寸对吸放氢动力学性能的影响

通过吸放氧动力学方程，计算了颗粒大小对镁-镍-氧化物储氢材料吸放氢动力学过程的影响。计算结果表明：不同颗粒直径的镁-镍-氧化物储氢材料的吸放氢反应速度差别较大；颗粒越小，其吸放氢动力学性能越优异。     

镁及其合金储氢材料的研究进展

镁基储氢材料由于价格低廉、储氢量高和安全性好等优点,受到人们的广泛关注。然而较高的吸放氢温度和较慢的动力学性能在一定程度上限制了其在储氢方面的进一步研究和应用。目前,该体系的研究热点主要集中在优化不同的改性方法,目的是得到低成本、大批量、小颗粒和稳定性高的纳米MgH2,并已取得了一定的进展;但要获得能够在环境温度下具有理想热力学性能和实际应用价值的镁基储氢材料,仍面临巨大挑战。本文中,我们总结了镁基合金储氢材料的研究进展,并进一步梳理了文献中关于优化和改变热力学和动力学性能的方法,为获得具有高容量、低成本、吸放氢动力学和热力学性能优异的镁基储氢材料提供更好的实验经验和理论支持。     

Mg-3Ni-2MnO2储氢材料本征吸放氢动力学性能研究

利用机械合金化方法制备了Mg-3Ni-2MnO2氢化物储氢材料，并对其吸放氢动力学性能进行了测试：利用Avrami指数研究了储氢材料吸放氢过程中相转变行为特征，利用形核长大理论建立其本征吸放氢动力学方程，并进行了计算。结果表明：利用机械合金化方法能够制备具有良好吸放氢动力学性能的储氢材料：200℃，2．5MPa条件下需要约65s的时间完成吸氢，吸氢量为6．23％（质量分数），300℃，0．1MPa条件下完成充分的放氢需要约550s的时间。吸氢过程Avrami指数约为0．5，其相变的主要过程为盘状氢化物沿厚度方向的生长：放氢过程中，根据Avrami指数的变化。其相转变特征为形核长大阶段、新相继续稳定长大阶段（无新的晶核形成）。动力学方程计算结果与试验曲线能较好的吻合：温度和压力对吸放氢动力学性能都有影响。     

镁基材料中储氢相及其界面与储氢性能的调控

镁基储氢材料因储氢密度高、资源丰富、环境友好等优点而备受关注，但其存在吸/放氢温度过高、反应动力学缓慢和循环稳定性差等缺点，阻碍了其大规模产业化进程。尽管镁基储氢材料在新合金体系开发、纳米调控、催化修饰、多相复合等方面取得了巨大进展，但如何获取兼具吸/放氢容量高、温度适中、反应速率快及寿命长等优良性能的镁基储氢材料仍是一个挑战。本文较为系统地总结了镁基材料中储氢相及其界面的种类，论述了其微观组织/界面特征的调控策略和方法。重点探讨了储氢相组成、微观结构及其表/界面结构调控效果对提升储氢热力学与动力学性能的影响规律与作用机制，展望了通过调控储氢相及其界面来设计镁基储氢材料的前景和发展方向。     

HCS+MM法制备镁基复合储氢材料结构及储氢性能

采用氢化燃烧合成法制备Mg95Ni5-x%TiFe0.8Mn0.2Zr0.05(x=0, 10, 20, 30)(质量分数)复合物,然后将氢化燃烧合成产物进行机械球磨得到镁基复合储氢材料。采用XRD、SEM、EDS及PCT研究材料的相结构、表面形貌、颗粒化学成分以及吸放氢性能。研究表明,添加30% TiFe0.8Mn0.2Zr0.05合金形成的复合物具有最佳的综合吸放氢性能：在373 K,50 s内基本达到饱和吸氢量4.11% (质量分数);在493和523 K,1800 s内放氢量分别为1.91%和4.3%;其起始放氢温度为420 K,与Mg95Ni5相比降低了20 K,吸放氢性能的改善与复合物的组织结构密切相关。此外,TiFe0.8Mn0.2Zr0.05的加入改善了复合物的放氢动力学性能     

储氢镁合金的研制

主要介绍了镁基储氢合金的特性及其应用。并着重介绍了冶金法制备Mg-Ni储氢合金。通过加入催化剂镍、钝化剂锌来改变合金的充放氢的动力学性能和抗腐蚀性能，研制了三种放氢速度的合金。还介绍了机械合金法制备镁基储氢合金，指出了该法目前存在的问题。     

镁/碳复合纳米材料储氢性能及储氢机理研究

采用反应球磨法,将微晶碳、镁和镍在氢气气氛中反应复合,制备的镁/碳复合材料的纳米晶平均粒度在16.8~33.6nm。其吸/放氢性能表明,复合材料有很好的储氢动力学和较高的储氢密度,材料70Mg30C4Ni在160℃/2MPa氢气条件下,可以在2min内完成储氢,储氢密度可达5.0%(质量分数,下同)。XRD物相分析证明,球磨形成的纳米晶镁、纳米碳和催化剂镍三者的协同作用,是复合材料储氢密度增加和动力学性能改善的主要原因。通过红外光谱研究了微晶碳对氢的化学吸附和氢原子在镁/碳复合材料中的传递路径,氢优先被碳吸咐,然后解析传递给镁,且这个过程是可逆的。     

机械球磨法添加Ag对ZK60储氢性能的影响

采用ECAP细化ZK60合金晶粒,再通过机械合金化球磨方式添加5wt%C以及不同量的Ag制备Mg基储氢材料。利用储氢特性测试仪、XRD和SEM研究了Ag含量对储氢材料吸氢特性、吸氢速率和显微组织的影响。结果表明:利用机械球磨添加Ag,有利于提高ZK60合金的吸氢量。随着Ag添加量的增大,吸氢量先增大后减小,其中添加0.5wt%Ag的材料吸氢量最大,达到7.112wt%。由于吸氢过程中生成的Mg H2,在放氢过程中未彻底解离成Mg和H2,导致吸氢量下降。     

镁基储氢材料的研究进展

对近几十年来镁基储氢材料的研究历史做了简单的回顾 ,并对镁基储氢材料进行了合理的分类 ,将其分为镁基合金材料体系和镁基复合材料体系 ;分别对合金材料和复合材料的储氢性能进行了系统的阐述 ,指出现有的技术手段已经能够制备具有优异充放氢性能的镁基储氢材料。对镁基储氢材料的应用现状进行了综述 ,总结了现有的镁基储氢材料储氢器以及镁基储氢材料电化学性能的研究现状 ,指出了今后镁基储氢材料应用研究的重点     

镁-镍/石墨烯复合物的储氢性能

分别通过物理法和化学法制备石墨烯载镍催化剂(Ni/Graphene),并采用球磨预处理或超声分散的方式与镁粉混匀,结合氢化燃烧合成和机械球磨复合技术制备镁-镍/石墨烯(Mg-Ni/Graphene)复合物储氢材料。采用X射线衍射仪、扫描电镜及气体反应控制器研究了材料的相组成、微观形貌和吸放氢性能。比较发现,添加化学法制备的Ni/Graphene并采用球磨预处理的Mg-Ni/Graphene复合物具有最佳的吸放氢性能,复合物的起始放氢温度降低,放氢速率加快。其在373 K温度下,100 s内就基本能达到饱和吸氢量6.21%(质量分数);553 K,1800 s内完全放氢,且放氢量达到6.05%。球磨预处理使得Ni/Graphene更均匀的与Mg接触,利于发挥Ni的催化作用和石墨烯优异的导电导热性。化学法制备的Ni/Graphene原位还原出纳米晶Ni,有利于形成纳米级Mg2NiH4晶粒,促进复合物储氢性能的改善。     

镁基贮氢合金的制备

综述了镁基贮氢合金制备方法的研究进展，对熔炼法、机械合金化法、扩散法、氢化燃烧法、表面处理等几种主要制备镁基贮氢合金的方法的制备过程、影响因素、特点、优缺点等作了阐述，并论述了目前国内外采用不同制备方法所制得的部分镁基贮氢合金的充放氢性能和电化学性能。     

镁基贮氢合金吸放氢动力学研究进展

介绍了纳米晶镁基贮氢合金的制备方法、添加催化剂和稀土元素取代对镁基贮氢合金气态吸放氢性能的影响,总结了镁基贮氢合金吸放氢动力学的研究现状,并就今后镁基贮氢材料的研究提出了一些想法。     

磁场辅助烧结法制备La0.67Mg0.33Ni3储氢合金

采用磁场辅助烧结合成法（MASS）制备了化学计量比为La0.67Mg0.33Ni3的储氢合金,通过X射线衍射（XRD）、等温定容法（PCT）和差示扫描量热法（DSC）分析了合金的相结构和吸放氢性能。XRD结果显示：合金主相为PuNi3型结构的(La, Mg)Ni3,氢化后分解为以La2Ni7、MgNi2和LaNi3结构为主的复相产物,合金因吸氢发生晶格膨胀。PCT测试表明：1 T磁场下合成的合金在室温下具有最小的滞后系数（0.480）、最大的放氢量1.307（质量分数,%）,综合性能最优。该合金放氢DSC曲线上有2个交叠的吸热峰,分别对应于(La, Mg)Ni3和LaNi5氢化后的放氢过程。     

Mg_2Ni系贮氢合金制备方法的研究进展

本文综述了熔炼法、机械合金化法、烧结法、扩散法、氢化燃烧合成法、表面处理法等制备Mg2Ni合金的基本原理和主要工艺。介绍了扩散法和球磨法等制备技术的联用,总结并讨论了这些合金制备技术制取的合金的充放氢性能和电化学性能及其对合金性能的影响。较先进的机械合金化法制备Mg2Ni系贮氢合金复合材料是比较理想的途径。     

TiMn1.5非晶在镁氢化过程中催化作用的研究

利用高能反应球磨,制备出Mg-30％TiMn1．5纳米／非晶复合储氢材料,采用X射线衍射分析了球磨过程中的相演变,运用透射电镜技术观察了颗粒的微观结构,用体积法测量了不同球磨时间的Mg氢化量,实验表明,Mg颗粒基本完成氢化,生成的β—MgH2,γ-MgH2晶粒尺寸约为8—15nm．TiMn1．5粒子弥散分布在Mg基体上,形成结构均匀的复合材料,球磨过程中,TiMn1．5非晶对Mg氢化反应的催化作用分为细化Mg颗粒与有效离解氢分子,为氢原子的扩散提供两个不同阶段的“快速通道”,差热分析表明,Mg氢化物在500K分解。TiMn1．5非晶可以作为提高Mg氢化反应活性和效率的催化剂。     

铟对MgH2脱氢性能的影响

将MgH2和In的混合粉末在行星式球磨机上进行球磨,制备了一种Mg H2-In的复合物。利用XRD分析了复合物的相组成以及吸放氢过程中的相转变;用气相色谱仪和差示扫描量热仪测定了复合物的脱氢性能和相转变温度,并用基于Sievert原理的全自动气体吸附仪测定了复合物的吸放氢热力学和动力学性能。结果表明,脱氢过程中Mg3In和Mg(In)固溶体的形成使Mg H2的脱氢反应焓和激活能显著降低,从而降低了Mg H2的脱氢温度,并显著改善了动力学性能。