Ce2Mg17及其氢化物添加剂对LiBH4的放氢作用机理研究

为改善LiBH4体系的可逆吸放氢性能,将Ce2Mg17合金(简称为CM)及其氢化物(CeH2.51和MgH2,简称为CMH)分别与LiBH4球磨4 h制得LiBH4-0.02CM和LiBH4-0.02CMH复合储氢体系,采用MS、TPD、XRD和FT-IR等测试手段研究了不同状态Ce-Mg添加剂对复合储氢体系可逆吸放氢性能的影响及其作用机制。结果表明:Ce2Mg17合金本身对改善LiBH4吸放氢性能没有明显作用;而Ce2Mg17氢化物(即MgH2和CeH2.51)可降低复合体系中LiBH4的放氢温度和提高LiBH4的放氢速率,并可明显改善体系的可逆吸放氢性能。进一步分析表明,MgH2和CeH2.51对LiBH4的协同改性作用是有效降低LiBH4热力学稳定性、提高LiBH4-Ce-Mg复合体系可逆吸放氢性能的主要原因。     

机械球磨(2Mg Fe) x％Ni(x=0～200)复合物的微结构和电化学吸放氢性能

系统研究了机械球磨(2 Mg Fe) x％(mass)Ni(x=0,50,100,200)复合物的微结构和电化学吸放氢性能。结果表明,镍粉加入量和球磨时间对复合物的电化学性能有较大影响。无镍复合物的最大放电容量仅为17 mA·h·g~(-1);随着镍粉含量的增加,球磨120 h合成复合物的最大放电容量先增加后减小,并在x=100时达到最高值455 mA·h·g~(-1)。当镍粉加入量为x=200时,球磨时间从0增至120h,其最大放电容量先增加后减小,球磨60h的放电容量达467mA·h·g~(-1)。微结构分析表明,无镍的2Mg Fe复合物经200h球磨后仍为Mg和Fe单相组织,无新相产生。加入镍粉有助于Mg_2Fe非晶的形成,并使晶粒尺寸减小;而且复合物中的Ni粉和Fe粉具有良好的表面电催化作用,有效改善了非晶Mg_2Fe的电化学吸放氢性能。     

机械球磨Mg2Ni0．95Sn0．05＋x％Ni非晶复合物的微结构和电化学性能

用机械球磨法合成了Mg2Ni0．95Sn0．05＋x％Ni（质量分数，x=25，50，75，100，125）非晶复合物，研究了其微结构和电化学性能。微结构分析表明，不添加Ni粉的Mg2Ni0．95Sn0．05合金经100h球磨后仍然难以形成非晶结构，加入镍粉有助于非晶结构的形成。电化学研究表明，铸态最大放电容量仅为16mAh／g，球磨100h后容量改善不明显；加入Ni粉球磨后，容量大幅上升，随着Ni添加量的增加，复合物最大放电容量先增后减，在x=75时达到最大值625.6mAh／g。把x=50时的复合物，延长球磨时间t，复合物最大放电容量提高，当t=200h时达到670mAh／g。     

Zr部分替代Ti对Ti_(20)Cr_(24)Mn_8V_(40)Fe_8低钒合金微观结构和储氢性能的影响

系统研究了Zr部分替代Ti对Ti_(20-x)Zr_xCr_(24)Mn_8V_(40)Fe_8(x=0,1,2,3,4)系合金的微结构和储氢性能的影响。XRD和SEM分析表明,无Zr铸态合金(x=0)由体心立方(BCC)结构的固溶体单相组成,而含Zr合金(x=1~4)则由BCC主相和C14型Laves第二相组成,且第二相沿主相晶界析出。随着Zr含量x的增加,BCC主相晶胞体积先增加后减小,在x=1时达最大;C14型Laves相晶胞体积则逐渐增大。储氢性能研究表明,在293K和4MPa初始氢压条件下,所有含Zr合金无需活化即可快速吸氢,且合金的吸氢量随着Zr含量的增加逐渐增加,当x=4时,吸氢量最大为2.38wt%。该系合金的放氢动力学性能优良,放氢在10min内即能完成,但该系合金有效放氢容量及放氢效率(放氢容量与吸氢容量之比)还有待改善。     

轻质镁基储氢材料的高效催化改性研究

借助储氢性能测试仪和Netzsch STA 449F3型同步热分析仪研究催化改性Mg2FeH6体系的放氢特性。程序升温放氢实验和等温放氢实验结果表明,添加了TiMn2、TiAl或Ti的Mg2FeH6样品和未添加催化剂的Mg2FeH6样品放氢反应动力学特征相似,反应速率有所提高,但不明显,放氢温度提前27℃左右。且催化性能TiMn2最好,纯Ti其次,TiAl较差。     

新型Ti—Cu—Ni基储氢合金的非晶化制备与电化学性能

采用先熔炼Ti2Cu再添加Ni粉进行复合球磨的工艺方法探索制备了Ti—Cu—Ni基非晶合金,并研究了Ni粉添加量和球磨时间对合金相结构与电化学储氢性能的影响。结果表明,Ni粉添加量和球磨时间对合金的相结构与电化学性能有显著影响。其中,晶态Ti2Cu熔铸合金的放电容量仅为3．7mAh／g;将其球磨120h后的放电容量仍然只有14．4mAh／g;当添加Ni粉复合球磨120h形成非晶结构后,其放电容量得到明显提高,其中TizCu＋50％Ni复合物的最大放电容量为82mAh／g,Ti2Cu＋100％Ni复合物的最大放电容量达到168mAh／g。同时,随着球磨时间的增加,合金的非晶化程度也增强,放电容量随之提高。研究发现,添加Ni粉进行复合球磨有助于Ti2Cu的非晶化转变,同时Ni还起到良好的电催化作用,改善了合金的电化学性能。     

2LiBH4+MgH2体系放氢过程中MgB2的形成机理（英文）

对2LiBH4+MgH2体系放氢过程中MgB2的形成条件及机理进行研究。结果表明:在较高的4.0×105Pa初始氢背压下放氢时,会抑制2LiBH4+MgH2体系中LiBH4的自行分解,进而使其与MgH2分解放氢后生成的Mg发生反应生成MgB2,同时在450°C、9.6h内释放出9.16%(质量分数)的氢气;而在较低的1.0×102Pa初始氢背压下放氢时,体系中LiBH4会先行发生自行分解,从而不能与Mg发生反应生成MgB2,在450°C、5.2h内只能放出7.91%的氢气。2LiBH4+MgH2体系放氢生成MgB2可以使放氢反应进行得更彻底,并释放出更多的氢气。2LiBH4+MgH2放氢时MgB2的形成过程是一个孕育?长大的过程,随着氢背压的增高,孕育期缩短;而随着反应温度的降低,孕育期延长。     

Influence of lanthanon hydride catalysts on hydrogen storage properties of sodium alanates

NaAlH4 complex hydrides doped with lanthanon hydrides were prepared by hydrogenation of the ball-milled NaH/Al+ xmol.% RE-H composites (RE=La,Ce;x=2,4,6) using NaH and Al powder as raw materials. The influence of lanthanon hydride catalysts on the hydriding and dehydriding behaviors of the as-synthesized composites were investigated. It was found that the composite doped with 2 mol.% LaH3.01 displayed the highest hydrogen absorption capacity of 4.78 wt.% and desorption capacity of 4.66 wt.%, respectively. Moreover, the composite doped with 6 mol% CeH 2.51 showed the best hydriding/dehydriding reaction kinetics. The proposed catalytic mechanism for reversible hydrogen storage properties of the composite was attributed to the presence of active LaH3.01 and CeH2.51 particles, which were scattering on the surface of NaH and Al particles, acting as the catalytic active sites for hydrogen diffusion and playing an important catalytic role in the improved hydriding/dehydriding reaction.     

TiC催化剂对铝氢化钠吸放氢行为和微观结构的影响

采用氢化NaH/Al＋xTiC（x=0,5%,8%,10%,摩尔分数）混合物的方法制备TiC掺NaAlH4配位氢化物,系统研究TiC催化剂含量对样品吸放氢行为的影响。结果表明：TiC能有效改善铝氢化钠的吸放氢动力学性能,样品的加氢速率随着TiC含量的增加而提高;TiC掺NaAlH4复合物具有良好的吸放氢循环稳定性,掺杂10%TiC（摩尔分数）的NaAlH4复合物经过8次吸放氢循环后,其吸、放氢容量仍可稳定保持为4.5%和3.8%（质量分数）;TiC掺NaAlH4复合物的颗粒尺寸可降低到50-100nm,这对改善体系吸放氢反应动力学起到主要作用。     

Ti1．0VxMn（2-x）（x=0．6～1．6）合金的微结构和储氢性能

系统研究了V替代Mn对Ti1．0VxMn（2-x）（x=0．6～1．6）合金的相结构及吸放氢性能的影响。研究结果表明：随着X的增加，合金由Laves和bcc两相结构逐渐变化到bcc单相结构，吸氢量也随之增加；当V含量增加到x≥1．2时，合金具有bcc单相结构，合金最大吸氢量达到3．5％（质量分数），但是由于缺少脆性的Laves相，合金的活化性能变差，饱和吸氢时间也有所延长；随着V含量的增加，合金主相bcc相晶胞体积增大，从而导致合金PCT曲线平台压力降低，滞后效应也逐渐增大，但平台趋向于平缓。