氢化燃烧合成镁基贮氢材料的研究进展

以 Mg_2Ni 为例系统综述了氢化燃烧法制备镁基贮氢合金的进展,包括其工作原理,氢化燃烧法和其它制备镁基贮氢合金方法的比较,影响氢化燃烧的因素以及材料的氢化特性。较为详细地介绍了国内外的研究状况,及简要介绍了合成 Mg_2FeH_6、Mg_2CoH_5和 Mg-Ni-Cu 体系等贮氢合金的一些研究成果。指出制备镁基贮氢合金的理想发展方向应该是采用复合方法获得实用产品,来达到低温下吸放氢,具有良好的动力学性能,使用寿命长,低价格的效果。

氢化燃烧法合成镁基储氢合金进展

以Mg2 Ni为例系统综述了氢化燃烧法制备镁基储氢合金的进展 ,包括其工作原理 ,氢化燃烧法和其它制备镁基储氢合金方法的比较 ,影响氢化燃烧的因素以及材料的氢化特性。较为详细地介绍了国内外的研究状况并进行比较 ,通过比较Mg2 Ni、Mg2 FeH6 、Mg2 CoH5等储氢合金的吸氢性能 ,指出制备镁基储氢合金的理想发展方向应该是采用复合方法获得实用产品 ,即结合氢化燃烧 ,机械合金化 ,多元化 ,纳米化等方法 ,制备非晶态合金 ,以期达到低温下吸放氢量大于 5 %(质量分数 ) ,具有良好的动力学性能 ,使用寿命长 ,低价格的效果。

镁基储氢合金制备新方法——氢化燃烧合成法

相对于高温熔炼法、置换扩散法、固相扩散法和机械合金化法而言,氢化燃烧合成法是制备镁基储氢合金的新方法,近年来受到了国内外的足够关注。本文简要介绍了氢化燃烧合成法的方法、机理以及研究进展。

加镍球磨对氢化燃烧合成Mg_2NiH_4的影响

利用氢化燃烧合成法与机械球磨法复合制备镁基储氢电极合金,研究了加镍球磨对合金的影响。XRD结果表明:加镍球磨后,合金结构由晶态转变为非晶态。电化学测试结果表明:氢化燃烧合成产物加镍球磨后,电化学性能有所改善,如添加镍粉球磨后,合金电极的放电比容量为580.06 mAh/g,循环20次后为346.24 mAh/g,容量保持率约为60%。

氢化燃烧法合成La_(1.5)Ni_(0.5)Mg_(17)的工艺优化

采用正交实验设计方法安排实验,运用L9(34)优化氢化燃烧法合成La1.5Ni0.5Mg17的工艺,考察了施压制饼时间、合成保温时间、合成起始氢气压力、保温温度4个因素对储氢材料的储放氢容量和速率的影响,通过直观分析和方差分析得出优化的工艺为:保温温度903K,制饼施压时间40min,合成起始氢气压力为1MPa,合成保温时间1800min。此条件下合成储氢材料La1.5Ni0.5Mg17在573K的储放氢容量分别为:5.40和5.15%H(质量分数);储放氢速率分别为:0.734和0.681%H min。用XRD分析了材料吸氢和脱氢后的物相结构发现:用Ni适量取代La2Mg17中的La没有导致结构变化,存在的LaNi5,LaH3和La改善了材料的吸放氢速率。

镁的氢化反应对氢化燃烧合成储氢合金Mg_2NiH_4纯度的影响

本文主要通过改变在镁氢化反应温度的保温时间 ,研究不同合成压力、合成温度下 ,中间反应—镁的氢化反应对氢化燃烧合成Mg2 NiH4 的影响。初步探讨了镁的氢化反应与燃烧合成Mg2 Ni反应及其氢化反应的内在联系。研究结果表明 :镁的充分氢化在促进Mg Ni燃烧合成反应的同时有效地提高了Mg2 Ni的氢化活性 ,这一结果为工业化低压合成纯Mg2 NiH4 提供了可行途径 ,但在低温下仅延长镁的氢化时间 ,产物中少量的Ni很难消除。

掺铜对氢化燃烧合成Mg_2NiH_4的影响

采用XRD、TG DSC、SEM研究了掺铜对氢化燃烧合成镁镍储氢合金性能的影响,研究表明掺铜使Mg2NiH4的合成时间延长;随掺铜量的增加,形成的Mg2NiH4量减少;掺铜使Mg2NiH4的分解温度降低约140℃。并探讨了温度降低的原因。

氯化盐溶液中氢化燃烧合成MgH_2的水解制氢性能

利用氢化燃烧合成(Hydriding Combustion Synthesis,HCS)制备的镁基氢化物(Mg H2)与氯化盐溶液反应制取氢气。分别比较了Ni Cl2、Mg Cl2、Cu Cl2及Ca Cl2溶液中HCS Mg H2的水解制氢量和转化率,着重研究了Mg Cl2溶液的浓度、温度及球磨预处理时间对HCS Mg H2水解制氢性能的影响规律。研究表明:60 min球磨预处理的HCS Mg H2,在30℃的0.5 mol/L Mg Cl2溶液中,反应30 min制氢量可达1 635 m L/g,转化率可达96%。

掺杂镧系金属对氢化燃烧合成镁镍储氢合金的影响

借助于XRD,TG-DSC等技术研究了掺杂镧系金属对氢化燃烧合成镁镍储氢合金合成条件及合金性能的影响。结果表明:掺杂镧系金属的试样在氢气压力为2.0MPa,600℃下保温2h可大量形成Mg2NiH4;氢气压力越大,形成Mg2NiH4越多;过高的合成温度和过长的保温时间极不利于Mg2NiH4的形成;镧系金属的掺入使Mg2NiH4晶胞发生了一定的畸变;掺杂镧系金属的Mg2NiH4放氢温度为271.7℃左右,比未掺杂的降低了110℃左右;掺杂镧系金属试样的总放氢量可达3.21%(质量分数,下同);掺杂镧系金属的试样在300℃,0.1MPa下的放氢时间为7min^8min;活化可适当提高吸放氢量。

掺钛对氢化燃烧合成镁镍储氢合金的影响

借助于XRD、TG-DSC和SEM等技术研究了掺钛对氢化燃烧合成镁镍储氢合金的合成条件及合金性能的影响。结果表明:掺钛使Mg2NiH4的合成温度有一定的提高,600℃时才能大量生成Mg2NiH4;氢压的提高有利于Mg2NiH4的形成,而过高的合成温度和过长的保温时间将不利于Mg2NiH4的形成;钛的掺入使Mg2NiH4的晶胞有一定的增大;掺钛的Mg2NiH4放氢分解温度为259.8℃,比未掺钛的降低了120℃左右;掺钛试样的总放氢量为2.43%;掺钛试样在300℃、0.1MPa下的吸放氢时间为6min,活化可适当提高吸放氢量。

氢化燃烧法合成Mg_2Ni的贮氢性能

用氢化燃烧法合成了Mg2 Ni,PCT实验结果说明了合成的镁基贮氢合金具有很高的活性和高贮氢量 ,5 5 3K时达到 3.40 %。对Mg Ni系的PCT结果作了处理 ,得出温度和氢平衡压的关系式 :吸氢时lg(p/ 0 .1MPa)=- 34 6 9/T +6 .6 39;放氢时lg(p/ 0 .1MPa) =- 35 5 8/T +6 .6 12。用XRD方法进行了物相分析 ,表明存在在Mg2

氢化燃烧法合成La_(2-x)Ni_xMg_(17)(x=0.5,1,1.5)材料的储氢性能

采用氢化燃烧法制备La2-xNixMg17(x=0.5,1,1.5)三元体系储氢材料,对其热力学、动力学进行研究发现:该体系材料具有很好的活性和较高的储氢量,其中La1.5Ni0.5Mg17在573K时吸放氢量分别为5.40和5.15mass%H。在553K下,体系α-β相区在600s之内吸放氢反应分数均大于91%,随着含Ni量的增加材料储氢容量降低,吸放氢速率增大。物相分析知道体系吸氢后的主相是MgH2,放氢后主相为Mg,同时存在Mg2Ni,LaNi5或LaH3等催化物质,从而使材料的氢化动力学性能得以明显改善。

氢化燃烧合成Mg-Mg_2Ni储氢合金组成和性能研究

利用氢化燃烧合成法制备了镁基储氢合金Mg-Mg2Ni,分析了镁镍配比和镁粉粒径对HCS产物组成和储氢性能的影响。研究结果表明,HCS产物主要由Mg2Ni及Mg的氢化物MgH2、Mg2NiH4和Mg2NiH0.3组成,没有Ni相的存在,当Mg∶Ni>2∶1时,较粗镁粉原料的使用对燃烧合成产物Mg2Ni的氢化活性影响不大,但会降低反应剩余Mg的氢化活性。随原料中镁镍配比的增加,HCS产物中MgH2的相对含量逐渐增加,HCS产物的氢化动力学性能逐渐降低,吸氢量却先增加后降低,Mg∶Ni=7.85∶1时具有最大的吸氢量4.87wt.%,同时由较细镁粉得到的HCS产物的氢化速率和吸氢量大于较粗镁粉,但两者之间的差别会随镁镍配比的降低而减小。

氢化燃烧合成制备镁基储氢材料研究进展

氢化燃烧合成（Hydriding Combustion Synthesis，HCS）针对镁基储氢合金的制备而提出，具有设备简单，省能以及产物活性高等特点。将主要介绍本研究小组近期关于HCS产物TEM、SEM、XPS和AES的研究结果，系统阐明其高活性机理。还将介绍HCS镁基储氢合金经过机械球磨改性后吸放氢动力学性能得到大幅改善，373K，100S内达到饱和吸氢量物质的量为4．6％的近期研究结果。

不同制样方式对氢化燃烧合成Mg_2NiH_4的影响

采用XRD、SEM、TG DSC研究了不同的制样方式对氢化燃烧合成Mg2NiH4的影响,结果表明:相同条件下,镁粉、镍粉直接氢化燃烧合成比镁粉、镍粉压片和镀镍镁片更容易合成Mg2NiH4。生成的Mg2NiH4更纯,放氢温度也相对集中。

氢化燃烧合成镁基贮氢合金的研究进展

系统综述了氢化燃烧法制备镁基贮氢合金Mg2Ni的研究进展,包括制备原理、与其它制备方法的比较、影响氢化燃烧的因素以及材料的贮氢性能。同时简要介绍了氢化燃烧合成Mg-Fe、Mg-Co和Mg-Ni-Cu等贮氢合金的一些研究成果。

氢化燃烧合成镁基储氢合金的电化学性能的研究

研究了氢化燃烧合成Mg2NiH4产物的电化学性能，并探索了机械球磨处理对产物电化学性能的影响。电化学测试表明，HCS产物不经任何处理，最大放电容量仅为45.13mAh／g；产物球磨后最大放电容量和高倍率放电能力得到提高，如产物经球磨1h后，最大放电容量增至259．24mAh／g，产物添加3％（质量分数）的石墨球磨5h，最大放电容量增加了10倍以上，达到481．50mAh/g。

氢化燃烧合成法制备Mg-Mg2Ni储氢合金氢化物

以镁-镍共晶组分为研究对象,利用氢化燃烧合成法成功制备了Mg-Mg2Ni镁基储氢合金氢化物,研究表明,产物主要由MgH2,Mg2NiH4及不完全氢化的Mg2N2Ni0.3所组成,同时初始合成氢压、降温时Mg2Ni及Mg氢化保温时间等参数的改变对产物纯度影响不大,且难以消除不完全氢化的Mg2NiH0.3,分析认为合成过程中Mg2Ni表面包裹的Mg是限制Mg2Ni氢化的主要原因.

氢化燃烧合成Mg_2NiH_4产物高活性特征及分析

氢化燃烧合成法(HCS法)是镁基储氢合金制备的新方法,具有省能、省时、产物高活性等显著优点,近年来引起了国内外广泛关注。本文通过XRD、SEM和PCT等手段研究了氢化燃烧合成Mg2NiH4产物高活性的特征,并从物相组成、颗粒特性和氢化反应等方面揭示了HCS产物高活性的机理。结果表明,氢化燃烧合成Mg2NiH4产物在没有任何活化处理的前提下,第一次吸氢就能达到饱和吸氢量,且在不同温度下均具有比传统熔炼法产物Mg2Ni高的氢化活性;纯的物相组成、多孔的颗粒特性、大量微裂纹的存在和小的晶粒尺寸是其高活性的内在原因。本研究对控制HCS产物的微结构并进一步改善其储氢性能具有重要意义。

掺杂对氢化燃烧合成镁基储氢合金性能的影响

借助XRD、SEM和自制放氢量的测试装置研究了掺杂对氢化燃烧合成镁镍储氢合金性能的影响。结果表明：三种掺杂中以掺富铈镧系金属产生的镁镍氢化物最多,掺铜产生镁镍氢化物的晶格畸变最为明显。晶胞分析显示Mg_2NiH_4的晶胞参数都有一定的变化。300℃、0．1 MPa下放氢速率的测量显示,掺杂降低了放氢温度,放氢速率一般为6～10 min。掺铜放氢量为2．68％,掺钛放氢量为2．35％,掺富铈镧系金属放氢量为3．10％,掺钛、掺富铈镧系金属活化可适当提高吸放氢量。