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。     

储氢材料性能测试装置设计及应用

通过对储氢材料储氢过程特点的分析，自行设计安装了一套测量储氢材料储氢性能的装置。利用该装置在恒容条件测试具有不同初始氢气压力的吸氢动力学曲线，以双排水法测试放氢动力学曲线，并可通过合适的步骤，测得储氢材料的PCT曲线。用该装置对机械球磨获得的镁基储氢材料(Mg-Ni-MnO2)进行储氢性能测试。结果表明：该测试装置设计合理，测试过程可靠；由机械球磨获得的镁基储氢材料的吸放氢动力学性能优异，其PCT曲线表明其吸放氢的滞后性小，在吸放氢循环过程中能量损失小。     

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.     

纳米技术在镁合金中的应用

在镁合金中运用纳米技术可以提高合金的力学性能、储氢性能及其他性能。综述了纳米技术在镁基结构材料、储氢材料以及其他方面的应用。     

储氢镁合金的研制

主要介绍了镁基储氢合金的特性和镁基储氢合金的应用。并着重介绍了冶金法制备镁镍储氢合金。试验通过加入催化剂镍，钝化剂锌来改变合金的充放氢的力学性能和抗腐蚀性能，研制了三种放氢速度的合金，同时还介绍了机械法制备镁基储氢合金，并指出了该法目前存在的问题。     

镁基复合材料的阻尼性能研究

随着人们对环保和能源问题的关注,镁基复合材料的研究成为材料领域的热点.本文综述了镁基复合材料阻尼性能研究的现状、镁基复合材料阻尼性能的机制,以期对镁基复合材料阻尼性能的研究有所裨益.     

镁基储氢合金电化学性能影响因素的研究进展

综述了目前镁基储氢合金的种类,总结了影响镁基储氢合金电化学性能的三方面因素,详细介绍了目前元素替代、合成方法及合金改性对储氢合金的影响,并对其做出展望.     

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。     

SiC增强镁基复合材料的研究与应用

综述了Si C增强镁基复合材料的研究概况,介绍了微米级Si C、纳米级Si C、Si C晶须增强镁基复合材料的制备及性能,研究了采用搅拌铸造法、粉末冶金法、挤压铸造法和喷射沉积法制备Si C增强复合材料的性能,介绍了Si C增强镁基复合材料在军事上和汽车工业上及作为功能材料的应用,并结合镁基复合材料研究的现状对其未来发展趋势进行了展望。     

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。     

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。     

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。     

镁系储氢薄膜的研究进展

综述了储氢薄膜的研究进展，包括制备方法、制备原理及影响因素。详细介绍了国内外镁系合金薄膜的研究状况，通过分析Mg-Pd，Mg-V，Mg-Ni，Mg-MmNi5复合薄膜的吸氢性能，指出镁系储氢薄膜的理想发展方向应该是寻找一种价格低廉且活性较好的金属元素取代价格较高的Pd、V，采用与其它类活性好的合金复合等方法，获取吸放氢性能优良的储氢薄膜。     

镍氢电池复合贮氢合金负极材料的研究进展

根据复合贮氢合金的母体类型即AB5型稀土合金、AB2型Laves相合金、A2B或AB型Mg系合金、V基bcc固溶体型合金和La-Mg-Ni系新型合金,将Ni/MH电池复合贮氢合金负极材料分为相应的5种类型;综述了此类材料的制备方法、微观结构与电化学性能、分析表征方法及机制研究等,提出了目前研究中存在的问题与不足,并对该类材料的研究发展做了展望.     

纳米结构镁的制备及其储氢性的研究进展

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。     

Enhancement of Ti-Cr-V BCC alloys on the dehydrogenation kinetics of Li-Mg-N-H hydrogen storage materials

The hydrogen storage properties of a Li-Mg-N-H material doped by a 4 mol.% Ti₃Cr₃V₄ body centre cubic (BCC) alloy hydride and prepared with a ball-milling method were investigated by X-ray diffraction, scanning electron microscopy, transmission electron microscopy and Sievert’s technology test. The results show that the Ti₃Cr₃V₄ BCC alloy hydride/Li-Mg-N-H composite has good reversible hydrogen storage properties. The dehydrogenation kinetics of the Li-Mg-N-H system can be greatly improved by doping the Ti₃Cr₃V₄ BCC alloy hydride. The composite desorbed 4.1 wt.% hydrogen in the first 60 min at 473 K under 0.1 MPa pressure, but when without the BCC alloy addition, only 3.0 wt.% hydrogen was desorbed under the same dehydrogenation condition. It can be deduced that the Ti₃Cr₃V₄ BCC alloy uniformly distributed in the Li-Mg-N-H substrate could decrease the activating energy of hydrogen molecules to H atoms and increase H diffusion paths in the composite, enhancing the dehydrogenation kinetics of the Li-Mg-N-H system.