石墨烯负载Ti-Ni双金属对MgH_(2)可逆储氢性能的催化改性及机理

MgH_(2)具有7.6 wt%的质量储氢密度,丰富的储量以及低廉的价格,是极具应用前景的储氢材料之一。然而,稳定的热力学性质和缓慢的吸放氢反应动力学导致其吸放氢温度偏高,限制了其实际应用。论文研究了非晶TiH_(2)和纳米Ni负载于石墨烯的Ti-Ni@GR催化剂对MgH_(2)的吸放氢性能的改性及其作用机理。结果表明,MgH_(2)-9 wt%Ti-Ni@GR样品在185℃下即开始放氢,较原始MgH_(2)降低约115℃,且放氢产物在室温下就可以进行氢化反应。引入Ti-Ni@GR也显著改善了MgH_(2)的吸放氢动力学性能,在275℃下,15 min内放氢量达6.2 wt%。在100℃下,5 min就能快速吸氢4.8 wt%。经过10次循环后,样品的储氢容量保持率高达97%。机理研究发现,Ti和Ni的活性催化作用及其均匀分散是体系吸放氢性能改善的主要原因。

固溶体MAX相(Ti_(0.5)V_(0.5))_3AlC_2的制备及其对MgH_2储氢性能的催化影响

通过无压烧结法制备了固溶体MAX相(Ti_(0.5)V_(0.5))_3AlC_2,研究了其添加对MgH_2储氢性能的影响。结果发现,固溶体MAX相(Ti_(0.5)V_(0.5))_3AlC_2中的Ti和V元素通过协同作用,呈现出更高的催化活性。添加质量分数10%(Ti_(0.5)V_(0.5))_3AlC_2的MgH_2样品的起始放氢温度为230℃,较原始MgH_2降低了60℃。在275℃下等温放氢,(Ti_(0.5)V_(0.5))_3AlC_2添加样品的放氢速率可达0.35%·min^(-1),是原始MgH_2样品的4倍左右。此外,完全放氢后的MgH_2-10%(Ti_(0.5)V_(0.5))_3AlC_2样品在150℃、5 MPa氢压下,可在60 s内吸收4.7%的氢。计算显示,MgH_2-10%(Ti_(0.5)V_(0.5))_3AlC_2样品的表观活化能为79.6 kJ·mol^(-1),较原始MgH_2(153.8 kJ·mol^(-1))降低了48%,这是MgH_2放氢性能得到改善的主要原因。