镁基储氢材料的性能改进

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1、镁基储氢材料的性能改进材料1103班摘要：镁基储氮材料具有其吸氮量大、成木低、产生氮气纯度高的优点，是很有发展前途的固体储氮材料。但是镁基储氢材料乂有吸放氢速度慢、温度高、反应动力学差、易被氧化等缺点，使其在实际应用中受到限制。木文从材料的纳米化、添加催化剂、热处理等方面对提高镁基储氢材料吸放氢性能做了简要的介绍。关键词：镁基储氢材料纳米化催化剂热处理ThePerformanceImprovementofMagnesiumBasedHydrogenStorageMaterialsAbstract：Mg-basedhydrogen

2、storagematerialispromisingforthelargeamountofhydrogenabsorption,theadvantagesoflowcostandhighlypurifiedhydrogen.However,theapplicationsofmagnesium・basedhydrogenstoragematerialsarelimitedbyvirtueofitsslowabsorption,hightemperature,poorreactionkinetics,andsusceptibleto

3、oxidation.Inthispaper,somebriefintroductionsaremadeontheperformanceimprovements,suchasnanomaterials,addingcatalystandheattreatment.Keywords:Mg・basedhydrogenstorage;catalyst;nanorized;heattreatment1、引言随着工业化进程的发展，能源和环境问题已经成为21世纪而对的重大问题。氢能作为一种新能源，因其资源丰富、无污染等优点而备受关注。近年來使

4、用比较频繁的金属氢化物储氢材料有错系、镁系、稀土系、钙系、钛系等，其中镁系储氢材料的储氢含量较大，因为金属镁来源广泛且轻便易于运输、储存，价格便宜，但其具有储放氢速度慢工作温度较高不易操作，储放氢的动力学特性较差等问题，改进储氢性能迫在眉睫。本文将从材料的纳米化、添加催化剂、热处理等方面对提高镁基储氢材料吸放氢性能做简要的介绍。2、材料的纳米化储氢纳米材料由于具有表面效应、小尺寸效应、量子尺寸效应以及特殊的热、光学性质，从而产生了一系列新奇的、许多大颗粒所不具有的物理、化学性质。纳米化后的储氢材料具有许多新的热力学、动力学特征，

5、如活化性能明显提高，具有更高的氢扩散系统和优良的吸放氢动力学性能⑴。房文斌⑷等通过实验计算得出了储氢材料材料吸放氢性能随粒径变化关系，颗粒尺寸大小对镁基储氢材料吸放氢动力学性能有重要影响，颗粒尺寸越小，镁基储氢材料的吸放氢动力学性能越优界。4012080%、=J0却二oEd"sew°(5AbsorptionTime/s图1不同颗粒式样直径的吸盘曲线O01234567-------%、二JOUMsumudSSE2Fig」Absorptioncurvesofthesampleswithvariousaveragegraindiame

6、tersAbsorptionTime/X100s图2不同颗粒式样直径的放氢曲线Fig.2Desorptioncurvesofthesampleswithvariousaveragediameters纳米镁的制备方法有机械粉碎法、气态凝聚法、团簇束沉积法等。纳米微观结构能够提高储氢合金中界面缺陷密度，使材料具有较好活化性，对于改善镁合金吸放氢性能有明显效果。陈先华⑶等人通过实验得出Mg纳米线的吸放氢速率随着直径的减小而大大提高。642050'II200502300图3不同尺寸纳米镁的储蛍性能Fig.3Size-Dependenth

7、ydrogenstoragepropertiesofMgnanocrystals纳米镁合金吸氢机理是氢分子在金属镁表面分解并在内部扩散形成固溶体，浓度达到一定值时相变生成MgH2,MgH2在达到约33O°C时又可相变为固溶体，由化学吸氢转变为物理吸氢并释放。纳米储氢能够提高储氢性能的原因是Mg颗粒粒度减小使粉体表面能提高，活性增强，球磨过程产生的缺陷能够提供更多的活性中心，有利于MgH2的形成，同时Mg的晶体晶格发生变形，晶粒变小，氢的扩散历程短、有利于氢的扩散;Mg纳米晶、微晶Z间的界面、晶界是氢扩散的良好通道;催化材料原子嵌

8、入Mg纳米晶表面，引起电子转移和表面催化反应⑷。3、复合储氢镁的储氢率高达7.6%(质量分数)151,镁吸放氢速度都很慢，且吸放氢温度高，放氢温度要在33O°C以上才能快速释放氢，同时由于金属镁的蒸汽压较高(0.13MPa/773K)、熔点低(923K),镁颗粒