碱金属掺杂BN纳米管储氢的对比研究

采用巨正则蒙特卡罗方法,研究碱金属掺杂对单壁BN纳米管阵列（SWBNNTA-Single Walled Bo-ron Nitride Nanotube Arrays）物理吸附储氢的影响。揭示了碱金属掺杂是提高SWBNNTA储氢能力的有效手段,并给出了最佳的掺杂方案。计算结果表明,选择最佳的掺杂方案,并合理控制SWBNNTA的结构与尺寸,可使碱金属掺杂SWBNNTA在常温和中等压强下的物理吸附储氢量达到和超过美国能源部提出的2015年研究目标。     

石墨烯与碳纳米管氢吸附性能的分子模拟

在293.15 K、101.30 kPa的条件下,测定了氢气在石墨烯、单壁碳纳米管和多壁碳纳米管中的储氢密度,对比了同等条件下采用不同力场计算得到的数据,筛选了3种碳材料的最佳计算力场。在此基础上,进一步计算了3种碳材料在0~1 000.00 kPa、77.00~573.15 K条件下的储氢密度。结果表明,Dreiding力场是计算石墨烯吸附储氢密度的最佳力场,Universal力场是计算碳纳米管吸附储氢密度的最佳力场;在给定条件下,3种材料吸附储氢能力强弱排序为石墨烯>单壁碳纳米管>多壁碳纳米管,储氢能力与材料的比表面积及其与氢气的弱结合力紧密相关。该研究结果可为分子模拟碳材料吸附储氢和储氢材料设计提供数据和理论支撑。     

掺杂金属介孔分子筛MCM-48的合成及储氢研究

以十六烷基三甲基溴化铵为模板剂,正硅酸四乙酯为硅源,在碱性条件下一步法水热晶化合成掺杂金属的介孔分子筛MCM-48。采用XRD、N2吸附脱附对产品进行结构表征,结果表明金属掺杂的介孔分子筛仍保持了三维立方介孔结构,但有序性略有降低,比表面积减小。对样品进行储氢性能研究发现,纯的MCM-48氢吸附量随温度的降低而增加,在0.2MPa、-25℃时氢吸附量达0.678 8%;金属掺杂介孔分子筛中,Ni、Fe、Pd有利于提高储氢量,Zr、Mg反而使氢吸附量减小,其中Ni-MCM-48在0.2MPa、-10℃时氢吸附量最高,达到0.772 0%。     

活性炭吸附储氢过程的Matlab/Simulink模拟

利用动态系统仿真工具Matlab/Simulink,在活性炭吸附储氢动态集总参数模型基础上,建立了储氢系统Simulink模型,研究了储氢罐内的压力及温度变化,同时对295 K、10 MPa充气条件下的活性炭吸附储氢容量进行了分析.通过与实验及有限元模拟结果的对比发现.模型能够较好地反映活性炭吸附储氢的过程,其压力、温度及动态吸附曲线的有限元模拟结果与实验较为吻合.该模型为快速、准确地分析和优化车用储氢系统提供了一种方法.     

微波法合成掺杂型磷酸亚铁锂

采用微波合成技术合成了磷酸亚铁锂LiFePO4。为了提高LiFePO4的电导率和循环稳定性,分别掺杂了金属镁离子Mg2+、稀土离子La3+和Nd3+。并分别考察了掺杂量、加热时间和功率对合成产品晶型的影响。通过使用X射线检测,分析出产品的纯度,并找出微波加热的合成条件。实验得知Mg2+的最佳掺杂摩尔比为0.02,La3+和Nd3+的最佳掺杂摩尔比为0.05;微波最佳加热时间为9 min,最佳功率为320 W。     

磷酸铁锂与碳复合材料的电化学制备及性能研究

利用电化学沉积法在铝箔上制备了掺杂导电碳的磷酸铁锂与碳复合的正极材料.通过对比磷酸铁锂市售样品、电化学沉积法制得的样品、电镀液询问沉淀样品这3种样品的物理表面形貌、电化学性能曲线,组装电池后的循环充放电性能曲线,研究了电化学沉积法掺碳对于磷酸铁锂正极材料结构和电化学性能的影响,得出了电化学沉积法制备LiFePO_4/C复合材料的可行性.     

锂离子电池正极材料LiMn2O4的电化学性能

锂掺杂到尖晶石型锂锰氧化物中时,锂掺杂量对材料的结构、初始容量及循环性能都有明显的影响.利用循环伏安法、恒电流充放电法研究了尖晶石型锂锰氧化物的电化学性质,并从结构化学的角度分析了充放电机理.结果表明,过量锂的锂锰氧化物具有两个氧化还原峰,放电容量大,可逆性好.当Li1+xMn2O4中的x=0.05时,其容量最高,稳定性最好.     

A型和X型分子筛储氢性能研究

沸石分子筛是一种笼型孔洞骨架晶体,脱水后空间十分丰富,具有很大的内表面积,可以吸附相当数量的吸附质.A型、X型分子筛具有不同的孔笼结构和组成,采用P-C-T储氢装置研究了它们在低温(77 K)下的储氢性能,结果表明沸石分子筛储氢性能受骨架结构、孔容积、孔径大小的影响很大,阳离子的不同也会引起分子筛储氢性能的变化,其中A型分子筛孔口较小影响尤为显著.     

多壁纳米碳管的压力储氢研究

采用催化热解法制备了多壁纳米碳管，并对其进行酸化、灼烧、掺杂等一系列预处理后，在室温及氢气的压力分别为9，12MPa的条件下研究了多壁纳米碳管的储氢性能。通过对纳米碳管的不同处理可以提高纳米碳管储氢容量，掺杂金属锂后，纳米碳管的储氢量增加最大。     

金属有机骨架配合物MOF-5的合成及其储氢研究

金属有机骨架配合物是催化、分离、储存气体的理想材料,尤其在储存气体方面更是得到人们的广泛认可.MOF-5具有较高的比表面积、均一的孔道结构,较大的孔容积,并表现出良好的储氢性能.在P-C-T装置上研究了MOF-5储氢性能,发现这种材料在77 K的储氢量达到质量分数1.91%,低于文献[2]报道的储氢值.研究证明,溶剂分子对孔道的堵塞是影响MOF-5储氢容量的关键因素.选择适当的活化条件脱除溶剂分子,是提高氢吸附容量的关键.     

熔炼掺杂对AB5型贮氢合金的结构和性能影响

为了探索一种新的掺杂方式对AB5型贮氢合金性能的影响,采用熔炼掺杂方法,研究了掺杂适量TiMn1.5合金(掺杂量为4％、8％的TiMn1.5)对成分为La0.7Ni2.65Co0.75Mn0.1的AB5型贮氢合金的结构及性能影响.XRD测试结果证实:掺杂后合金的主相仍为LaNi5相,生成了少量(NiCo)3 Ti相.(...     

LaNi_（3.8）Co_（1.1）Mn_（0.1）/TiMn_（1.5）贮氢合金的结构和性能

为了探索一种新的掺杂方式对AB5型贮氢合金贮氢性能的影响,采用熔炼掺杂方法制备La-Ni3.8Co1.1Mn0.1/TiMn1.5（TiMn1.5质量分数为4%、8%）贮氢合金,利用PCTPro-2000气体吸附测量仪研究了合金的气态储氢性能。XRD和SEM分析显示,熔炼掺杂后合金主相为LaNi5相,出现少量（NiCo）3Ti相。P-C-T测试结果表明,（NiCo）3Ti相的出现对合金气态贮氢性能有较大影响,熔炼掺杂后合金吸放氢平台压和滞后效应降低,贮氢容量减少。掺杂TiMn1.5使得合金的氢化物的生成焓由原始合金的-27.35kJ/mol降至-29.14kJ/mol（掺杂质量分数8%的TiMn1.5）,较高温度有利于合金中氢的释放,同时掺杂形成的（NiCo）3Ti相改善了合金吸/放氢动力学性能。     

硼对稀土系AB5型贮氢合金电化学容量及循环寿命的影响

为了提高低钴AB5型贮氢合金的电化学循环稳定性，在MmNi3．8Co0.4Mn0.6Al0．2贮氢合金中加微量的硼．用真空快淬工艺制备了稀土系低钴AB5型MmNi3．8Co0．4Mn0．6Al0．2Bx(x=0，0．1，0．2，0．3，0．4)贮氢合金，分析测试了铸态及快淬态合金的电化学性能及微观结构，研究了硼对铸态及快淬态合金电化学容量及循环寿命的影响．结果表明，硼使铸态及快淬态MmNi3.8Co0.4Mn0．6Al0．2贮氢合金的电化学容量不同程度地降低，但使电化学循环稳定性大幅度提高．硼对电化学性能的影响主要是促进非晶相的形成．     

Storage of hydrogen in floating catalytic carbon nanotubes after graphitizing

Hydrogen storage under moderate pressure (~10 MPa) and ambient temperature (~25℃) in multi-walled carbon nanotubes (MWNTs) prepared by the floating catalyst method is investigated. The capacity of hydrogen adsorption is evaluated based on both the nanotubes diameter and morphology. Indirect evidence indicates that hydrogen adsorption not only occurs on tube surface and interiors, but also in tube interlayers. The results show that the floating catalytic carbon nanotubes might be a candidate hydrogen storage material for fuel cell electric vehicles.     

MoS2/硼掺杂石墨烯的电化学析氢和储锂性能

为了研发高效低成本的析氢反应(HER)电催化剂和高性能的电化学储锂电极材料,通过一步水热法制备MoS₂/硼掺杂石墨烯（MoS₂/BG）复合材料. 结果表明,少堆积MoS₂纳米片均匀地分散在硼掺杂石墨烯上,并具有较多的无序结构和扩大的层间距. 作为析氢反应电催化剂,MoS₂/BG复合材料表现出较高的电催化活性和较低的Tafel斜率（46.3 mV/dec）;作为电化学储锂电极材料,MoS₂/BG复合材料表现出优异的电化学储锂性能,可逆比容量为1 205 mA·h/g,并具有稳定的循环性能和显著增强的高倍率特性. MoS₂/BG复合材料电化学性能优异是由于硼掺杂改变石墨烯的电子性质和表面特性,以及无序结构较多的弱堆积MoS₂层均匀地分散在硼掺杂石墨烯表面,增加电催化析氢反应的活性位点和电化学储锂能力,降低电极反应的电子转移阻抗,增强电极反应的动力学性能.     

Effect of VFe addition on hydrogen storage behavior of TiMn1.5-based alloys

The hydrogen absorption and desorption behavior of TiMn1.25Cr0.25 alloys with VFe substitution for partial Mn was investigated at 273, 293 and 313 K. It is found that VFe substitution increases their hydrogen storage capacity, decreases the plateau pressure and the hysteresis factor of their pressure-composition-temperature (PCT) curves. After annealing treatment at 1223 K for 6 h, TiMn0.95Cr0.25(VFe)0.3 alloy exhibits a lower hydrogen desorption plateau pressure (0.27 MPa at 313 K) and a smaller hysteresis factor (0.13 at 313 K); the maximum and effective hydrogen storage capacities (mass fraction) are 2.03% and 1.12% respectively, which can satisfy the demand of hydrogen storage tanks for proton exchange membrane fuel cells (PEMFC).     

Gaseous sorption and electrochemical properties of rare-earth hydrogen storage alloys and their representative applications: A review of recent progress

The improvement of hydrogen storage materials is a key issue for storage and delivery of hydrogen energy before its potential can be realized. As hydrogen storage media, rare-earth hydrogen storage materials have been systematically studied in order to improve storage capacity, kinetics, thermodynamics and electrochemical performance. In this review, we focus on recent research progress of gaseous sorption and electrochemical hydrogen storage properties of rare-earth alloys and highlight their commercial applications including hydrogen storage tanks and nickel metal hydride batteries. Furthermore, development trend and prospective of rare-earth hydrogen storage materials are discussed.     

Effects of alloying side B on Ti-based AB2 hydrogen storage alloys

Ti-based AB2-type hydrogen storage alloys are a group of promising materials, which will probably replace the prevalent rare earth-based AB5-type alloys and be adopted as the main cathode materials of nickelmetal hydride (Ni-MH) batteries in the near future. Alloying in side B is a major way to improve the performance of Ti-based AB2-type alloys. Based on recent studies, the effects of alloying elements in side B upon the performance of Ti-based AB2-type hydrogen storage alloys are systematically reviewed here. These performance sare divided into two categories, namely PCI characteristics, including hydrogen storage capacity (HSC), plateau pressure (PP), pressure hysteresis (PH) and pressure plateau sloping (PPS), and electrochemical properties, including discharge capacity (DC), activation property ( AP), cycling stability (CS) and high-rate dischargeability (HRD). Furthermore, the existing problems in these investigations and some suggestions for future research are proposed.