直流电弧制备的Mg-TiO2复合材料的储氢性能

采用直流电弧等离子体法蒸发Mg＋5%Ti O2的混合物并将其在空气中钝化,制备粉体Mg-Ti O2复合储氢材料。利用电感耦合等离子光谱发生仪（ICP）、X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）表征粉体复合材料的成分、相组成及形貌。采用压力–成分–温度（PCT）和差示扫描量热仪（DSC）对Mg-Ti O2样品的吸放氢性能进行研究。由PCT测量结果可知,Mg-Ti O2复合粉体中镁的氢化焓和氢化熵分别为-71.5 kJ/mol和-130.1 J/（K·mol）,而粉体的氢化激活能为77.2 k J/mol。结果表明,采用电弧等离子体法在超细镁颗粒中加入Ti O2催化剂可显著增强镁的吸放氢动力学性能。     

放电等离子烧结温度对W-30Re合金组织性能的影响

采用直流电弧等离子体法制备了纯Mg和Mg-Nd超细粉末.用XRD、TEM、ICP、PCT、TG/DSC等测试手段研究了粉体的相组成、形貌、颗粒大小、成分和吸放氢性能等.TEM结果表明,Mg-Nd粉的颗粒形状大多为六边形,颗粒大小在50～700 nm之间.成分分析显示Mg-Nd粉末中Nd质量分数仅为0.89％.根据Van't Hoff方程,由PCT曲线吸氢平台压计算出Mg-Nd粉的氢化反应焓为-65.3 kJ/mol,低于纯Mg粉末的-78.6 kJ/mol,证明Nd的加入改善了镁氢化反应的热力学性能;DSC结果显示,Mg-Nd氢化物粉体的放氢峰值温度比纯MgH2低;另外,Mg-Nd氢化物的放氢吸热峰比MgH2的更尖锐,放氢区间更窄,表明Mg-Nd的氢化反应动力学性能得到了改善.     

Mg-Nb及Mg-Nb2O5复合储氢材料粉体的制备及其性能

采用直流电弧等离子体法结合原位钝化法制备Mg-Nb和 Mg-Nb2O5复合储氢材料超细粉体,并利用ICP、XRD、TEM、P-C-T、TG-DTA等测试手段研究对比粉体的成分、相组成、微观形貌、颗粒粒径和吸放氢性能。ICP分析显示Mg-Nb粉中Nb含量高于Mg-Nb2O5粉,但均低于初始含量。XRD和TEM皆在Mg-Nb粉中发现MgNb2O3.67相,而Mg-Nb2O5中有NbO2.46新相生成。Mg-Nb粉的P-C-T曲线吸放氢平台更平坦,滞后更小;计算出Mg-Nb粉的氢化生成焓为–73.33 kJ/mol H2,低于Mg-Nb2O5粉的–82.45 kJ/mol H2。氢化后粉体的TG-DTA分析,Mg-Nb粉的放氢峰更尖锐,放氢速度更快。Mg-Nb粉体更佳的热力学和动力学性能证明钝化引入的氧化物MgNb2O3.67起到了催化作用,而Mg-Nb2O5中的NbO2.46由于含量少、分布不均匀等原因催化效果差。以上结果证明经过钝化获得氧化物的催化效果好于直接电弧蒸发     

镧对镁吸氢和放氢动力学及热力学性能的影响

研究纳米La2O3对Mg颗粒的助磨作用以及吸氢和放氢的催化作用,对克服Mg吸氢和放氢动力学差的问题有重要意义。Mg粉中添加1.0 mol.%的La2O3于球磨后,XRD分析表明Mg晶粒为49.7 nm,而纯Mg球磨后的晶粒为51.6 nm,La2O3使球磨后Mg晶粒的更小,这有利于提高Mg的吸氢和放氢速率。SEM观测表明,球磨后La2O3纳米晶粒与Mg晶粒紧密接触,呈镶嵌结构,这有利于La2O3对Mg吸氢和放氢发挥催化作用。吸氢和放氢动力学测试表明,添加La2O3使Mg吸氢和放氢速率加快,吸氢反应活化能降低49.8 kJ/mol,放氢反应活化能降低23.1 kJ/mol,即显著地了改善Mg吸氢和放氢的动力学性能。p-c-T等温吸附平衡测试表明,添加La2O3球磨后Mg的吸氢活性更高,平衡氢压较低。DSC放氢分析表明,添加La2O3后MgH2放氢温度有所降低。硬度比Mg大的La2O3纳米颗粒在球磨过程中起助磨作用,不与Mg反应;在加氢和放氢过程中La2O3起催化作用,不与H2反应。     

纳米晶镁粉的吸放氢动力学模型分析

利用一种新模型分析了纳米晶镁粉的吸放氢动力学，量化了球磨和添加剂Pd对镁粉吸放氢动力学性能的改善效果。结果表明，球磨能大幅度降低氢化反应活化能，提高镁粉的氢化速率30倍。添加1％（质量分数）Pd的纳米镁粉（30nm）的吸放氢速率比未添加Pd的纳米镁粉（30nm）的吸氢速率提高6．6倍。模型计算出30nmMg-1％Pd（质量分数）合金的吸氢活化能为38．74kJ／molH2。     

添加少量催化剂改善镁吸氢特性

瑞典的Uppsala大学的科研人员新近实验研究了纳米颗粒镁粉的吸放氢的原子机制。纯镁能够吸收高达7．7％（质量）的氢气,如果在镁中添加催化剂（如Fe和Ni）则可提高其吸／放氢过程的速度。     

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。     

LiBH4／Mg复合氢化物的储氢性能研究

通过球磨LiBHdMg，使得镁的吸放氢性能得到明显改善。活化结果显示，在氩气气氛下，球磨1h的LiBHdMg混合物经250℃，60min处理后的吸氢量可以达到6．7％（质量分数，下同）。200℃，80min处理后的吸氢量可以达到3．0％。而纯镁粉在相同条件下几乎不吸氢。PCT结果显示，LiBH4也明显改善镁氢化后的放氢性能。     

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     

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。     

Effect of Ni on Mg based hydrogen storage alloy Mg3Nd

Magnesium-neodymium based alloys were prepared by induction melting in an alumina crucible under protection of pure argon atmosphere. XRD patterns show that the as-melted Mg-Nd and Mg3NdNi 0.1 diffraction peaks can be excellently indexed with D03 structure (BiF3 type, space group Fm3m ). The lattice constant of Mg3Nd phase is 0.7390 nm, which is determined by XRD analysis using Cohen's extrapolation method. The reversible hydrogen storage capacity reaches 1.95wt.% for Mg3Nd and 2.68wt.% for Mg3NdNi0.1 . The desorption of hydrogen takes place at 291 ℃ for Mg3Nd and at 250 ℃ for Mg3NdNi 0.1 . The alloys could absorb hydrogen at room temperature with rapid hydriding and dehydriding kinetics after only one cycle. The enthalpy (ΔH ) and entropy (ΔS ) of Mg3Nd-H dehydriding reaction were -68.2 kJ·mol-1 H2 and -0.121 kJ·(K·mol)-1 H2 determined by using van't Hoff plot according to the pressure-composition-isotherms (P-C-I) curve measured at different temperatures. Hydrogen absorption kinetic property of Mg3NdNi 0.1 alloy was also measured at room temperature.     

正交设计法优化高分散超细银粉的制备工艺

以AgNO3为银源,抗坏血酸为还原剂,通过液相还原法制备了超细银粉。运用L25(56)的正交试验设计,考察了AgNO3浓度、抗坏血酸浓度、分散剂种类、分散剂用量、溶液pH值及反应温度对超细银粉的分散性及粒度的影响。分析得出制备超细银粉的优化条件:AgNO3浓度为0.15mol.L-1,抗坏血酸浓度为0.40mol.L-1,油酸为分散剂,分散剂用量为8%(相对AgNO3质量),pH值为4,反应温度为50℃。在优化的实验条件下,制备出高分散近球形的超细银粉,其平均粒度为0.89μm。并运用SEM、XRD对其进行了表征。     

Effects of Ni Content and Ball Milling Time on the Hydrogen Storage Thermodynamics and Kinetics Performances of La–Mg–Ni Ternary Alloys

The effects of Ni content and ball milling time on the hydrogen storage thermodynamics and kinetics performances of asmilled La_5Mg_(95-x)Ni_x(x = 5, 10, 15) ternary alloys have been investigated.The evolution of microstructure and phase of experimental alloys in the absorption/desorption process has been characterized by XRD, SEM and HRTEM.The hydrogen storage kinetics and thermodynamics performances and PCI curves have been tested using the Sievert apparatus.It is found that the rising of Ni content remarkably improves the hydrogen storage kinetic performance, but reduces hydrogen storage capacity.And with the increase in milling time, hydrogen desorption activation( E_a) value decreases firstly and then increases; the minimum value is 47.6 kJ/mol, and the corresponding milling time is 10 h for La_5Mg_(85)Ni_(10) alloy.As for the thermodynamics properties, the hydrogenation enthalpy(Δ H) and hydrogenation entropy(Δ S) both decrease firstly and then increase with the rising of Ni content and milling time.The composite La_5Mg_(85)Ni_(10)alloy milled for 10 h exhibits the best thermodynamics and kinetics performances, the lowest E_a of 47.6 kJ/mol, absorption of 5.4 wt.% within 5 min and desorption of 5.2 wt.% within 3 min at 360 ℃ and the lowest Δ H and Δ S of 72.1 kJ/mol and 123.2 J/mol/K.     

氢化球磨Mg—Al-H粉体的显微组织及放氢特征

研究Mg—A1粉体在氢气气氛下球磨的显微组织及相变。结果表明：在Mg-3％A1和Mg-9％A1两种粉末中,球磨4h后都能观察到β-MgH2相生成,并且fl-MgH2相的含量在球磨32h后达到最大（-80％）。在这两种粉末中球磨后都没有Mg_17TAl_12相出现。而将Mg-9％AI球磨后粉末加热到350℃有Mgl7A112相析出。球磨8～40h后,DTA分析显示放氢曲线都有双峰现象,这可能是卢-MgH2相不同大小颗粒的放氢性能不同产生的。     

纳米γ-Al2O3的溶胶-凝胶法制备及表征

异丙醇铝为先驱体,异丙醇为溶剂,乙酰乙酸乙酯为螯合剂,聚乙二醇(PEG1000)为分散剂,硝酸为胶溶剂,采用溶胶-凝胶法制备了纳米γ-Al2O3.并采用DTA/TG,XRD,TEM等测试技术对纳米γ-Al2O3粉体进行表征.结果表明,通过溶剂、螯合剂、分散剂和胶溶剂的协同效应,在750℃煅烧条件下,γ-Al2O3粒子形貌为针状结构,长度为20～30 nm;在900℃煅烧条件下,γ-Al2O3粒子形貌为颗粒状,平均晶粒尺寸为10 nm左右;纳米γ-Al2O3粒子尺寸均一、分散性良好.     

TiF3对氢化燃烧合成Mg95Ni5放氢性能的影响

研究了TiF3的添加对氢化燃烧合成Mg95Ni5放氢性能的影响。添加1%(摩尔分数,下同)TiF3机械球磨10h可使Mg95Ni5的放氢性能达到最佳,在523K时,1800s内的放氢量可达到5.20%(质量分数,下同),并使放氢反应的表观活化能从Mg95Ni5的124kJ/mol降低到86kJ/mol。研究表明,TiF3的催化作用可归因于生成的MgF2和Tix+的氢化物减弱了Mg-H鍵。     

V85Ti10Y5和V85Ti10Cu5氢分离合金组织与性能研究

利用高真空非自耗电弧熔炼炉制备了V85Ti10Y5和V85Ti10Cu5氢分离合金。通过SEM、TEM、XRD、氢渗透实验、PCT吸氢实验、恒压缓冷实验,研究了Y、Cu元素的加入对合金氢渗透性能、氢溶解性能及抗氢脆性能的影响。结果表明:铸态V85Ti10Y5和V85Ti10Cu5合金组织均由V-基体和第二相组成,但前者第二相是弥散分布的富Y颗粒,而后者为既在晶内析出又沿晶界连续分布的铜钛金属间化合物。V85Ti10Y5合金中Y2O3的生成及V85Ti10Cu5合金中部分固溶Cu的斥氢作用和Cu2Ti形成使V中Ti的固溶量减少,进而降低合金中的氢浓度,减小氢固溶产生的内应力,提高抗氢脆性能。V85Ti10Y5和V85Ti10Cu5合金在缓冷过程中均未发生氢脆现象,表现出优异的抗氢脆性能,而且在673 K时的氢渗透率分别为0.139×10-6 mol H2 m-1 s-1 Pa0.5和0.174×10-6 mol H2 m-1 s-1 Pa0.5,是Pd77Ag23氢渗透率的5.5和6.9倍,与商用钯合金相比均展现出较高的渗透率。     

元素取代和磁热处理对La0.67Mg0.33Ni3-xMx(M=Co,Cu)(x=0,0.5)合金贮氢性能的影响

研究了Co和Cu取代Ni以及磁热处理对La0.67Mg0.33Ni3-xMx(M=Co,Cu)(x=0,0.5)合金吸放氢反应热力学和动力学性能的影响。结果表明,Ni被Co和Cu元素部分替代后,合金的吸放氢量增大,放氢温度降低,吸放氢特征时间(tc)减小,吸放氢过程中的扩散活化能降低。磁热处理明显地提高了3种铸态合金的吸氢量,增大了吸放氢平台宽度,改善了合金的吸放氢动力学性能,其中磁热处理对La0.67Mg0.33Ni2.5Co0.5合金改性效果最好,吸放氢量分别为1.40%和1.32%(质量分数,下同),放氢峰所对应的温度为77.8℃,吸放氢特征时间"tc"为91.4和379.3s,吸放氢扩散活化能分别为16.3和23.3kJ/mol。