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     

镁基储氢材料颗粒尺寸对吸放氢动力学性能的影响

通过吸放氧动力学方程，计算了颗粒大小对镁-镍-氧化物储氢材料吸放氢动力学过程的影响。计算结果表明：不同颗粒直径的镁-镍-氧化物储氢材料的吸放氢反应速度差别较大；颗粒越小，其吸放氢动力学性能越优异。     

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。     

添加碳纳米管镁基材料的储氢性能

用机械合金化方法,以氢气作为保护气氛(0.5 MPa),通过添加碳纳米管,制备出含有碳纳米管的镁基储氢材料(Mg-3Ni-2MnO2-0.25CNTs).结果表明:该材料具有优异的储氢性能,储氢容量达到7.0%;动力学性能也得到提高,吸氢过程基本在100 s以内完成,在0.1 MPa下放氢过程可在600 s完成,放氢平台温度在280℃左右.添加碳纳米管,镁基储氢材料在机械球磨过程中,可以提高其球磨效率,颗粒更加细化均匀,传质与传热性能得到改善,该材料具有良好的应用前景.     

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.     

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     

Ti–V–Mn based alloys for hydrogen compression system

Ti–V–Mn based hydrides are one family of alloys with improved hydrogenation properties and they have a great potential to replace the AB₅ alloys as the sorption materials in hydrogen compression systems, although there still are many problems associated with their use, including unstable reversible hydrogen capacity and unfavorable thermodynamic properties. To gain a better understanding on the effect of the substitution elements and to optimize the alloy composition for high storage capacity, the influence of the alloy stoichiometry was investigated. Ti–Zr–V–Mn alloys were prepared by arc melting technique and were annealed in vacuum at temperature above 900 °C to obtain great sorption properties. Hydrogen absorption and desorption kinetics and PCT characteristics of these alloys at ambient temperature were measured and compared. These hydrogen storage features were also discussed in relation to the effect of alloy element compositions. Ti–Zr–V–Mn alloy cycling behavior was also examined.     

钛钒铬基合金的贮氢性能研究

钛钒铬基贮氢合金贮氢量大，吸放氢条件温和，是国内外贮氢材料研究的热点之一。为此研究了钛钒铬基合金中V、Cr含量对贮氢性能的影响，结果表明：随着金属元素V含量的增加，合金的放氢平台压力略有降低和吸放氢量略有增大。而随着金属元素Cr含量的增加，合金的放氢平台压力升高，放氢量则明显提高。随着放氢温度提高放氢的平台压力升高，放氢量则增大。     

Mg—Ni基贮氢合金元素取代改性研究进展

本文综述了近年来Mg—Ni基贮氢合金元素替代发展状况。元索取代影响Mg—Ni基贮氢合金贮氢量、吸放氢温度等吸放氢性能,改善Mg-Ni合金的电化学容量、活化性能、循环稳定性等电化学性能。对此,提出了合金需要解决的问题。     

金属氢化物氢压缩机用AB2型Ti- Mn基储氢合金研究

制备了AB2型Laves相Ti- Zr- Mn- Cr- V- Fe系列氢压缩材料,对于V- Fe、Mn/Cr比值和Zr含量对合金吸放氢平台特性和热力学性能的影响进行了研究,优化出具有优异综合储氢性能的氢压缩材料Ti0.9Zr0.1Mn1.4Cr0.35V0.2Fe0.05合金.该合金具有较低的吸放氢平台压力、较小的压...     

V含量对低钒Ti-V-Cr储氢合金储氢性能的影响

研究了V含量由5at%升高到35at%时,Ti-V-Cr储氢合金组织、相结构及储氢性能的变化.SEM及XRD结果显示:V含量为5at%的Ti-V-Cr合金由Cr1.97Ti1.07相和Cr2Ti相及很少量的Ti相组成;V含量为10at%的Ti-V-Cr合金除了包含前述的3相外还出现了一定量的V基bcc固溶体相;而V含量为35at%的Ti-V-Cr合金转变为以V基bcc固溶体为主相的固溶体储氢合金.随着V含量的升高和组织结构的变化,Ti-V-Cr合金最大吸氢量升高,放氢率也增大,但是吸氢速率显著减小,活化性能变差.室温下,V含量为35at%的合金具有最大的吸氢量并且放氢率也最高,最大储氢量和放氢率分别是2.86%(质量分数)和61%.     

Analyses of hydrogen sorption kinetics and thermodynamics of magnesium–misch metal alloys

The multi-component Mg–x wt.% Mm alloys are synthesized using the mechanical ball-milling technique and their hydrogen storage capacities, absorption/desorption kinetics, and thermodynamic parameters are quantified. The analysis of kinetic properties presented here is based on the method of exponential peeling. It is seen that the presence of misch metal (Mm) in the alloy samples dramatically decreases their rate of decrepitation and increases their cyclic stability. However, the increased concentration of misch metal in the samples has an adverse effect on their hydrogen storage capacity and their reaction rate. The hydrogen storage properties also vary with reaction temperature. The best hydrogen absorption kinetics are observed at temperatures around 300 °C and the desorption kinetics are quite fast at temperatures of 400 °C and above. The hydrogen desorption activation energy of Mg–x wt.% Mm hydride is much lower than that of MgH₂. The pressure–composition–isotherm (P–C–T) plots of the samples at 300–420 °C indicate that the alloys possess good cyclic stability but very poor reversibility, making the study of their thermodynamic properties difficult. The P–C–T plots also indicate that the increase of the concentration of the misch metal's rare earths leads to an increase of the hydrogen equilibrium pressure and decrease of hydrogen storage capacity.     

Solid-state hydrogen storage: Storage capacity,thermodynamics, and kinetics

Solid-state reversible hydrogen storage systems hold great promise for onboard applications. The key criteria for a successful solid-state reversible storage material are high storage capacity, suitable thermodynamic properties, and fast hydriding and dehydriding kinetics. The LiNH₂ + LiH system has been utilized as an example system to illustrate these critical issues that are common among other solid-state reversible storage materials. The progress made in thermodynamic destabilization and kinetic enhancements via various approaches are emphasized. The implications of these advancements in the development of future solid-state reversible hydrogen storage materials are discussed.     

稀土系储氢合金性能影响因素的研究现状

稀土系AB5型储氢合金具有原料价格低、低温性能好以及高倍率性能优良等优点,目前被广泛用于Ni—MH电池负极材料。本文对稀土系储氢合金性能的影响因素：组成、制备方法、温度以及其他等因素的研究现状进行了综述。指出稀土系储氢合金目前存在的最大问题是放电性能低。     

贮氢合金La0.65Mg0.35Nix（x=3.0～3.5）高温电化学性能的研究

研究了La0.65Mg0.35Nix（x=3.0、3.1、3.2、3.3、3.4、3.5）稀土镁基贮氢合金电极的高温（333 K）放电性能。该系列合金电极在70 mA.g1放电电流密度下的高温放电容量随Ni含量的增加逐渐降低,x=3.0的合金在333K的放电容量（293.4 mAh.g-1）可以达到常温（298 K）放电容量的97.8%。333 K的电化学P-C-T曲线测试结果表明,随着Ni含量的增加,放氢平台明显变窄,吸/放氢平台的滞后增加,说明Ni含量的增加不利于改善合金电极的放电性能。腐蚀曲线测量结果表明,随着Ni含量的增加,合金的抗腐蚀性能逐渐减弱。