纳米结构镁的制备及其储氢性的研究进展（英文）

氢能的利用越来越受到人们的重视,而氢的储存和运输限制了其广泛的实际应用。镁基合金作为一种固体储氢材料,在储氢领域显示出巨大的潜力。但是,吸放氢温度高,释氢速率慢,阻碍了其工程应用。为了提高镁基合金的储氢能力,目前的研究主要集中在合金成分的优化和加工工艺的改进方面,而纳米细化是最有前途的方法之一。详细介绍了纳米镁的各种制备工艺,包括高能球磨、物理气相沉积、氢化化学气相沉积、液相化学合成和模板法,并分析了各种方法的优缺点。阐述了纳米结构和元素掺杂对镁基合金储氢性能的影响。本研究为储氢领域的材料开发和制备工艺的改进提供参考。     

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。     

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。     

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。     

高容量La2Mg17储氢合金研究进展

氢能作为一种清洁且可再生的能源具有优秀的应用前景,而如何储存氢气则是氢能利用道路上的一个难题。在各种储氢方式中,储氢合金以其体积密度大,安全性高、运输方便的优点成为了目前储氢材料的主要研究方向。La2Mg17是一种稀土镁基储氢合金,具有高储氢容量,发展潜力巨大,但其热力学、动力学性能较差,文章从制备方法、元素替换方面总结了近年来La2Mg17合金改性的研究进展:球磨机械合金化方法和氢化燃烧合成法制备的合金具有较好的性能且使用前不需要活化;添加Ni、Ca等元素进行替换也能提升部分性能,且动力学性能好,储放氢速度快。文章指出:开发新型制备工艺,研究更多种替换元素,进一步提高合金的性能,使其能在较低温度和压力的条件下储放氢,是实现合金商业化应用的发展方向。     

纳米镁基储氢材料对AP热分解性能的影响

采用直流电弧等离子体加高压氢化法制备了纳米镁基储氢材料Mg-H和MgEr-H,并对其相组成和放氢性能进行了表征,结果表明添加稀土元素Er可使Mg粉的吸氢更完全,同时使MgH2的放氢温度降低。采用同步热分析方法(TG/DSC)分析了镁基储氢材料对高氯酸铵(AP)热分解性能的影响,结果表明两种镁基储氢材料都能有效促进AP的低温和高温分解过程,尤其是高温分解峰温下降了约80℃,并且使得表观放热量大幅增加,可达纯AP放热量的2倍多,反应过程更为剧烈。添加稀土的镁基储氢材料对AP分解的催化效果更好。     

TiN薄膜制备方法、性能及其应用的研究进展

综述了TiN薄膜的制备方法及进展,介绍了物理气相沉积、化学气相沉积、等离子化学气相沉积及光化学气相沉积等各种TiN薄膜的制备方法,评述了各种制备工艺的优缺点.介绍了TiN薄膜在超硬耐磨、耐腐蚀等方面研究的新进展,最后对TiN薄膜的应用范围和领域作了展望.     

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。     

镁基储氢合金的研究现状

镁基储氢合金由于储氢量高,价格低廉,无毒性,且安全性高等优势被认为是最有发展前途的金属基储氢材料.然而,由于Mg-H键很稳定,镁基氢化物不仅放氢动力学迟缓而且放氢温度较高.这些问题的存在使镁基储氢材料的应用仍难以实现.鉴于此,从镁基储氢合金的改性与应用角度,较全面地综述了其近十几年来的研究发展现状.     

镁基能源材料研究进展

作为最轻的金属结构材料,Mg合金在轻量化方面已经得到了越来越多的应用。Mg具有较低的电极电位及储氢量较大的特点使得Mg在能源材料方面发挥越来越重要的作用。综述了Mg作为储氢材料和电池材料的研究进展,着重介绍了Mg基储氢材料的性能改善、制备方法等,同时对Mg二次电池和燃料电池体系进行了简要介绍。此外,还较详细地介绍了具有高容量储氢性能的Mg基复杂氢化物的研究现状及结果。     

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。     

镁基贮氢合金的研究及发展

贮氢材料的发展是氢能利用的关键技术，作为新型贮氢材料-镁基贮氢合金，由于其具有超高理论电化学容量的优势而受到全世界瞩目。本文阐述了镁基贮氢合金的电化学性能特点，介绍了镁基贮氢合金成分设计及制备工艺的国内外现状，指出了未来镁基贮氢合金应用研究的重点。     

贮氢合金制备工艺对其电化学性能的影响

AB5型贮氢合金是目前国内外MH／Ni电池生产中是耿广泛的负极材料，而贮氢合金的电化学性能是由合金的成分，微观结构和表面状态决定的，本文综述了AB5型贮氢合金制备工艺－熔炼，热处理以及制粉工艺对其化学性能的影响，指出制备工艺对贮氢合金的成分均匀性和微观结构影响很大，而提高贮氢合金电化学性能最有效的方法是通过合金成分优化和采用较优的制备工艺，来获得高容量，长寿命，低价格的贮氢合金。     

Zr在Mg2Ni储氢合金中的作用

采用感应熔炼法制备了Mg2Ni1-xZrx(x=0、0.2、0.4)合金,研究了Zr的添加对Mg系储氢合金储氢性能的影响。对合金的成分和微观组织进行分析,结果表明,Zr较难融入到合金,但是Zr能使得合金晶粒得到细化,且合金中都有Mg2Ni相的形成,有利于吸氢反应的进行。利用PCT测试仪测定了合金的储氢性能,结果表明:添加Zr元素的添加能有效降低Mg2Ni的吸放氢温度,并能有效提高提高合金的吸氢量,最高吸氢量达到4.91wt%。     

镁基储氢合金的研究进展

介绍了镁基储氢合金的性能改善方法.总结了近几年镁基储氢合金的研究发展概况,重点从实用性角度介绍了改善合金热力学和动力学性能以满足其作为氢储存系统方面应用的研究进展情况,提高合金放电容量和循环稳定性以满足其作为电池负极材料方面应用的研究进展情况.     

粉末冶金镁基材料研究进展

镁合金具有密度低、比强度和比刚度高、阻尼减振和电磁屏蔽性能好、液态成型和机加工性能优良、易回收再生等优点,在航空航天、地面交通和3C产品等领域具有很好的应用前景。然而,镁合金的绝对强度偏低,耐热和耐腐蚀性能不佳,限制了其更广泛的推广应用。研究和工程实践显示,粉末冶金工艺方法在改善镁基材料力学性能和耐蚀性方面具有很大的潜力。本文综述了粉末冶金镁基材料研究的最新进展,并简要介绍了粉末冶金镁基材料在生物材料、储氢材料和结构材料等领域的应用情况,最后,展望了粉末冶金镁基材料及工艺研究的发展方向。     

球磨Mg50Ni50＋x wt%Ti（x=0,1,3,5）合金的贮氢性能

为了改善镁基贮氢合金的贮氢性能,在合金中加入不同量的Ti作为催化剂,用机械球磨法制备出Mg50Ni50＋x wt%Ti（x=0,1,3,5）合金粉末。用XRD、SEM分析了合金的微观结构,研究了Ti含量的变化对合金气态吸氢动力学及电化学性能的影响。结果表明：随着Ti含量的增加,合金相中出现了TiNi2相,TiNi2相不利于气态吸氢及电化学贮氢性能,但对合金的容量保持率及高倍率放电性能有很好的促进作用。