Mg基非晶态储氢合金的研究进展

非晶态合金是一类非平衡态材料,具有丰富的能量状态,并表现出多种亚稳特征,在很多方面展示出与晶态合金相比全新的性能。近年来,研究人员报道了一系列的新型Mg基非晶态储氢合金,与传统晶态Mg基储氢合金相比,非晶Mg基合金的原子结构均匀且化学成分范围广,因此具有更大的储氢性能调控空间。由于其长程无序的原子结构,部分Mg基非晶态合金还展示了更高的储氢量、更快的储氢动力学。对Mg基非晶态储氢合金的研究进展进行评述,首先讨论了非晶态合金在储氢方面的优势和不足,进而概括了Mg基非晶态储氢合金的常用制备方法,对其研究和应用进行评述,并介绍调控其储氢性能的新策略,最后总结并展望有关Mg基非晶态储氢合金的研究、应用和挑战。     

镁基储氢材料研究现状

从镁基储氢材料体系、制备方法及其应用研究等方面对该类材料进行了综述,归纳分析了影响镁基储氢材料吸放氢性能的因素,明确了镁基储氢材料未来的研究方向。     

金属基储氢合金的研究进展

介绍了金属基合金储氢的基本原理及反应机理,对其发展现状进行了较全面的总结.包括稀土系、锆系、钛系、镁系金属以及一些新型的储氢材料,标志着研究的最新动向.简单介绍了对材料性能的改进,提出了进一步研究储氢合金的方向.     

镁基储氢复合材料的研究进展

综述了镁基储氢复合材料开发和研究的最新进展,重点介绍了稀土／镁基储氢复合材料和镍／镁基储氢复合材料的主要种类、吸放氢性能和相关的制备工艺,简要分析了钛、铁、钒、锆／镁基储氢材料的研究现状和存在的问题,讨论了镁基储氢复合材料在储氢电极材料方面的应用前景。     

极化电场取向对应力诱发PZT畴转向增韧的影响

研究了ＰＺＴ压电陶瓷断裂韧性Ｋ１ｃ随温度、特别是铁电相变的变化。探讨了极化电场与外应力的相对取向对材料Ｋ１ｃ的影响。结果表明，断裂韧性随温度升高而下降至居里点处的最低值，然后略有回升。基于裂纹尖端应力诱发畴转向的增韧机理，极化取向垂直于外张应力时的Ｋ１ｃ比平行取向的高。     

高压复合储氢罐用储氢材料的研究进展

氢能因来源广、无污染、热值高等特点成为解决能源问题的重要方案。随着燃料电池技术的发展,氢能在车载方面的应用得到进一步拓宽,但氢气的加注、存储问题成为限制氢能汽车发展的瓶颈之一。实现氢气安全高效的存储是氢能规模化应用的关键。目前主要的储氢方式有高压气态、低温液态、固态。通过增加氢气压力和提高容器材料的比强度,可有效提高气态储氢系统的质量储氢密度,但由于气体分子间作用力的影响,高压气态储氢的体积储氢密度较低。同时过高的氢压对安全储氢罐的设计和成本也是一大挑战。通过加压、降温液化氢气实现的液态储氢拥有理想的质量储氢密度和体积储氢密度,但保存液态氢对设备要求十分苛刻,且液化氢气所需能耗为氢燃烧热值的40%,得不偿失。固态储氢方式将氢以原子、离子的形式存储于氢化物中,因此固态储氢材料的体积储氢密度可观,且材料吸/放氢条件温和,安全性高,但固态储氢材料的质量储氢密度不占优势。高压复合储氢罐将高压储氢技术与固态储氢材料相结合,同时拥有气态储氢与固态储氢的优势,是实现安全高密度储氢的有效途径。通过气-固复合的储氢方式,可有效提升高压储氢罐的体积储氢密度,减小储氢罐体积,降低充氢压力,提高安全性。而发展在高压条件下具有良好充/放氢特性的储氢材料是提升高压复合储氢罐性能的关键。TiCr2基、ZrFe2基AB2型合金是主要的高压储氢合金,对它们的研究集中在通过利用不同原子半径、电子结构的合金元素进行A侧和/或B侧元素替代,实现对合金平台压、容量、吸放氢动力学性能的有效调控。但TiCr2基、ZrFe2基储氢合金的质量储氢密度仍然偏低,相比之下,NaAlH4与AlH3具有高的储氢密度,是潜在的高压储氢材料。通过纳米化、掺杂催化剂等手段能够有效降低NaAlH4的脱氢温度,提高其循环稳定性;通过球磨、改善溶剂等方法可提升AlH3的合成产率、改善其结晶性。本文简要介绍了高压复合储氢罐的原理及对高压储氢材料的主要性能要求,着重评述了间隙型储氢合金(TiCr2、ZrFe2)、铝基金属氢化物(NaAlH4、AlH3)两类高压储氢材料的结构、性能特点及研究进展。     

镁基材料储氢器的传质与传热研究

运用由壳层-缩核模型推导出的镁基储氢材料吸氢过程的动力学方程,分析了储氢材料在吸氢过程中的传质与传热规律,并对小型储氢器传质与传热过程进行了计算,其计算结果与试验数据可以较好地吻合,特别是对镁基储氢材料在吸氢过程所形成的‘引燃'过程进行了准确的描述,为储氢器设计提供了必要的理论基础.     

纳米炭纤维的储氢性能初探

主要阐述了用流动催化剂法制备的纳米炭纤维的储氢特性,发现在室温下纳米炭纤维可以快速大量吸氢纳米炭纤维的储氢量远远高于目前各种储氢材料的储氢容量100nm左右的炭纤维的储氢容量高达10％以上（质量分数）,如此高的储氢容量使其在燃料电池等方面具有厂阔的应用前景.     

镁基储氢材料对二硫化碳的加氢反应特性

以H2反应球磨法制备了镁基储氢材料,用储氢材料加热释放出的氢使CS2发生加氢反应生成H2S。X射线衍射分析表明,Mg球磨过程中与H2反应生成晶态MgH2,再经加热后释放出氢又成为晶态Mg;CS2与MgH2放出的氢反应生成H2S,用Pb(NO3)2溶液吸收H2S可得到晶态PbS。不同温度下的加氢实验表明,温度过低或过高都不利于储氢材料放氢与CS2加氢反应之间的匹配,只有在特定温度下才能使储氢材料的氢利用率达到最大值。     

高容量储氢材料的研究进展

氢能是一种理想的二次能源.氢能开发和利用需要解决氢的制取、储存和利用3个问题,而氢的规模储运是现阶段氢能应用的瓶颈.氢的储存方法有高压气态储存、低温液态储存和固态储存等3种.固态储氢材料储氢是通过化学反应或物理吸附将氢气储存于固态材料中,其能量密度高且安全性好,被认为是最有发展前景的一种氖气储存方式.由轻元素构成的轻质高容量储氢材料,如硼氢化物、铝氢化物、氨摹氢化物等,理论储氢容量均达到5%(质量分数)以上,这为固态储氢材料与技术的突破带来了希望.新型储氢材料未来研究的重点将集中于高储氢容量、近室温操作、可控吸/放氢、长寿命的轻金属基氢化物材料与体系.     

LiNH2-MgH2-LiH体系储氢性能及其机理研究

基于2LiNH_2-MgH_2二元体系,利用机械球磨法制备了3LiNH_2-MgH_2-2LiH三元体系,并研究了其放氢性能和机理。结果表明,LiH的添加明显改善了材料的微观结构,抑制了样品颗粒团聚,进而使放氢温度降低了30℃。与二元体系相比,在300℃下放氢量增加了21%,同时成功抑制了副产物氨气的释放。对三元体系添加KH进行催化改性,使得材料的放氢温度进一步降低。此外,对材料的放氢性能与固体样品的热扩散性能之间建立了关联,阐述了随热扩散系数的增加,材料的放氢性能随之提高的机理。     

Mg-Ni储氢合金箔的制备及储氢性能研究

根据机械合金化和界面固相扩散反应的基本原理,开创性地提出了机械碾压法加化学镀配料加氢化燃烧合成的三步合成工艺,制备出高容量的Mg-Ni储氢合金.研究表明,气相燃烧过程中的温度、压力及保温时间对燃烧产物的组成有较大的影响,通过对反应过程的分析得出了合成Mg-Ni合金箔的反应机理.热分析测试表明所得Mg-Ni合金箔在220℃放氢,放氢量为2.6wt%.     

储氢材料的发展概况

主要介绍了目前研究比较多的两系列储氢材料--金属合金系列和碳系列,特别是有关金属合金系列储氢材料的储氢原理、设计和合成以及表面修饰等方面的知识,同时对碳系列储氢材料的种类、合成等也做了简要的叙述,并提出储氢材料的最终发展方向将是走向复合型的储氢材料.     

铝对镁碳储氢材料性能的影响

在球磨法制备镁碳储氢材料的过程中添加铝,制备了储氢材料50Mg40C10Al.用透射电子显微镜、X射线衍射和差示扫描量热分析对储氢材料的粒度、结构和教氢温度进行了测定.结果表明,球磨过程中铝不储氢;添加铝能提高铗碳储氢材料的储氢密度并降低其放氢温度,50Mg40C10Al的储氢密度达5.82%(质量分数),初始放氢温度为227.4℃.     

V系储氢合金及其合金化

概述了V系储氢合金的研究现状,涉及V系储氢合金的氢化物相结构、合金化元素及第二相对合金吸、放氢性能的影响:V系储氢合金随吸氢量的增加,氢化物结构发生bcc→bct→fcc转变,同时其稳定性呈降低趋势;合金元素通过改变V与H的亲和力以及氢化物的稳定性来影响合金的储氢性能;第二相的出现对合金电化学性能、吸放氢动力学有明显的影响作用.在上述分析的基础上,对V系bcc固溶体储氢合金今后的研究进行了展望.     

机械合金化制备镁系储氢材料的研究进展

机械合金化法是新近发展起来的制备镁系储氢材料的较佳工艺.综述了国内外采用该法制备镁系储氢材料的研究进展情况,报道了机械合金化法制备MgH4、Mg2Ni、多元镁基储氢合金、非晶态镁系储氢合金及纳米复合镁系储氢材料的最新研究成果,总结认为,机械合金化可以显著改善镁系储氢材料的动力学性能和电化学性能,提高储氢量.     

Effects of External Electric Field on AlN Precipitation and Recrystallization Texture of Deep-drawing 08Al Killed Steel Sheet

The effects of an electric field on AIN precipitation and recrystallization texture were investigated. Cold-rolled 08Al killed steel sheets were annealed at 550℃ according to the two-step processes, for various maintaining times, with and without applying an electric field. It was found that the electric field promotes the precipitation of the second phase （AlN particles）, strengthens the γ-fiber and weakens the α-fiber texture component in the recrystallized specimens. A possible explanation for the reinforcement of γ-fiber texture by the electric field is that the second phase AIN particle promotes the growth of γ-fiber at the expense of differently oriented grains.     

石墨烯储氢性能的研究进展

简要介绍了石墨烯的几种制备方法及石墨烯和氢分子之间的相互作用。综述了几种增强石墨烯储氢性能的途径,如碱金属掺杂、碱土金属掺杂、非金属元素掺杂及过渡金属元素掺杂等,并分析了以上元素掺杂石墨烯的主要性质及对其储氢性能的影响。最后展望了石墨烯储氢材料未来的研究方向及其发展趋势。