过渡金属及其化合物应用于改性镁基储氢材料的研究进展

MgH_(2)(氢化镁)因其资源丰富、成本低廉、储氢容量高和无污染等特点,被认为是最具应用前景的固态储氢材料之一,但其存在动力学和热力学性能较差的问题。过渡金属单质及其化合物催化改性MgH_(2)能有效降低吸放氢的温度和活化能,提升循环稳定性。综述了过渡金属及其化合物在镁基储氢材料的催化改性研究进展,归纳了这些材料的合成方法以及其在MgH_(2)中的改性方法和机制,结果表明,过渡金属基催化剂的改性效果主要受催化剂元素种类、配比、含量以及载体种类和制备工艺等因素的影响。最后,展望了过渡金属基催化剂未来研究方向,旨在为高性能镁基储氢材料的研发提供借鉴。

镁基储氢材料在含能材料中的应用

根据化学结构不同将镁基储氢材料分为镁基储氢合金氢化物、氢化镁和镁基配位氢化物3类,分别介绍了3类镁基储氢材料在含能材料中应用的研究进展;分析了镁基储氢材料在含能材料中的应用前景和存在的问题;介绍了计算机模拟技术在研究镁基储氢材料对推进剂热分解影响中的应用情况。结果显示,镁基储氢材料能够通过促进含能材料的热分解过程提升其能量水平,同时其较高的热稳定性有利于改善含能材料组分的相容性和安定性。镁基储氢合金氢化物、氢化镁和镁基配位氢化物均可显著提高固体推进剂和炸药的应用性能。因此,镁基储氢材料在含能材料领域具有广阔的应用前景。附参考文献47篇。

镁基储氢复合材料的研究进展

综述了镁基储氢复合材料开发和研究的最新进展,重点介绍了稀土/镁基储氢复合材料和镍/镁基储氢复合材料的主要种类、吸放氢性能和相关的制备工艺,简要分析了钛、铁、钒、锆/镁基储氢材料的研究现状和存在的问题,讨论了镁基储氢复合材料在储氢电极材料方面的应用前景。

新型镁基储氢合金的合成及电化学性能的研究

用扩散法成功地合成了Ｍｇ１．５Ａｌ０．５－ｘＮｉＶｘ(ｘ＝０,０．１,０．２,０．３,０．４)系列合金．ＸＲＤ结构分析表明,合金中出现一个新的物相,其化学式为Ｍｇ３ＡｌＮｉ２,属立方晶系,Ｆｄ３ｍ空间群,新相具有很好的电化学性能．钒的添加使合金的容量进一步提高．未经任何预处理的Ｍｇ１．５Ａｌ０．３Ｖ０．２Ｎｉ合金的最大放电容量达到３３３ｍＡ·ｈ·ｇ－１(５０ ｍＡ·ｇ－１,－０．５Ｖ ｖｓ．Ｈｇ/ＨｇＯ)．Ａｌ对六方晶系Ｍｇ２Ｎｉ合金结构中Ｍｇ的部分取代对于延长合金的循环寿命有重要作用．

镁基储氢材料对AP/Al/HTPB复合固体推进剂性能的影响

用差示扫描量热仪(DSC)研究了镁基储氢材料(Mg2NiH4,Mg2Cu-H和MgH2)对高氯酸铵(AP)及AP/Al/HTPB复合固体推进剂热分解性能的影响。结果表明,含量5%的镁基储氢材料对AP热分解过程具有明显的催化促进作用。含量1.3%的镁基储氢材料可以降低AP/Al/HTPB复合固体推进剂热分解过程的热分解温度,使分解热明显增加,表现出显著的增强促进作用。燃速测定结果表明,在8MPa下,含量1.3%的Mg2NiH4,Mg2Cu-H和MgH2可以分别使AP/Al/HTPB复合固体推进剂的燃速提高3.5%、14.4%和13.9%。镁基储氢材料对AP和AP/Al/HTPB复合固体推进剂热分解的作用效果与其含氢量有关,MgH2的含氢量大,作用效果好。镁基储氢材料主要通过催化AP/Al/HTPB复合固体推进剂中AP的热分解,表现出对AP/Al/HTPB复合固体推进剂热分解具有较好的催化效果。

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 。

镁基储氢合金改性的研究进展

介绍了镁基合金的合成方法及主要的镁基合金的性能改善方法 。

缓蚀法改善镁基储氢电极充放电循环稳定性的研究

研究了不同种类缓蚀剂及不同处理方式对非晶态镁基储氢电极充放电循环稳定性的影响。实验结果表明,缓蚀剂可以改变镁基储氢电极表面与电解液之间的界面性质,在不显著降低电极最大初始容量的同时,改善了电极的循环稳定性。

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。

镁基储氢合金制备方法的研究进展

报道了镁基储氢合金制备方法的研究进展。对熔炼法、粉末烧结法、扩散法、机械合金化法和氢化燃烧合成法等几种主要方法制备镁基储氢合金的基本原理和方法进行了综述。总结了这些合金制备技术制取的合金的充放氢性能和电化学性能,并讨论了不同制备方法对合金性能的影响。指出了今后镁基储氢合金制备方法的研究重点。

镁基储氢材料的研究进展

从镁基储氢材料体系入手,综述了该体系的研究情况及近期进展.对镁基储氢材料进行了合理的分类,将其分为单质镁储氢材料、镁基储氢合金和镁基储氢复合材料.并结合各类镁基储氢材料的国内外研究状况,指出要改善镁基储氢材料的储氢性能,必须走多元合金化的路线并在学习有关理论的基础上,采用优化合金成分与新的合成方法来进一步提高材料的储氢性能.

机械合金化法制备镁基储氢合金的研究进展

机械合金化法是制备镁基储氢合金的较佳工艺。对近年来机械合金化法制备镁基储氢合金的研究开发,特别是在多元合金化、复合储氢合金等方面的发展进行了系统阐述。总结认为,机械合金化法可以显著改善镁基储氢合金的动力学性能和电化学性能,提高储氢量。未来镁基储氢合金应向复合材料、新方法与机械合金化法相结合、材料的计算机设计等方面发展。

镁基储氢材料的研究进展与发展趋势

对近年来镁基储氢材料的研究开发概况、制备技术以及应用研究等方面进行了系统阐述,分析了影响镁基储氢材料储氢性能的主要因素,总结了采用机械合金化法、储氢合金组元部分替代、添加催化剂制成复合材料及表面改性等方法可以有效改善储氢性能,并对镁基储氢材料研究中存在的问题以及今后的发展方向进行了探讨与展望。

催化剂对镁基储氢材料储氢性能影响的研究进展

综述了近年来添加过渡族金属、金属氧化物和金属卤化物催化剂对镁基储氢材料性能影响的研究进展,总结了催化剂催化效果的影响因素。比较发现,多价态过渡族金属卤化物对镁基储氢材料具有最好的催化作用。催化剂作用机理包括:为氢的扩散提供通道;为氢的吸附、离解提供活性位置;起到"氢泵"的作用;与Mg-H键发生电子交互作用。

镁基储氢材料的吸放氢性能

镁基储氢合金作为MH-Ni电池负极的候选材料,是一种很有应用前景的储氢材料。总结了纳米晶、催化剂改性等对镁基储氢材料吸放氢性能的影响,介绍了不同镁基储氢复合材料的吸放氢性能以及基于密度泛函理论的第一原理计算方法在镁基储氢材料吸放氢性能方面所做的一些基础理论研究,指出随着量子化学、凝聚态物理等学科以及计算机技术的发展,理论计算方法在研究镁基储氢材料吸放氢性能方面的作用将越来越重要。

机械合金化法制备镁基储氢材料进展

介绍了近年来机械合金化法在镁基储氢材料制备上的研究进展 ,讨论了机械合金化制备非晶、纳米晶镁基储氢材料的机制 ;从合金替代和多元复合的角度对镁基储氢材料的性能进行了论述 :机械合金化法可制备出纳米晶、非晶态的镁基储氢材料 ,无序区和晶界浓度的增加使得氢原子的吸附和扩散更为容易 ,制备出的材料具有较高的活性和较快的吸放氢速度 ,低温吸放氢性能的改善尤其显著 ;

镁基储氢合金循环寿命研究进展

镁基储氢合金是一种很有发展前景的储氢合金材料,但在碱性电解液中极易腐蚀,循环性能较差,这限制了它的实际应用。因此,采用不同方法对其循环寿命进行改善成为近年来的一个研究热点。分析了镁基储氢合金循环寿命衰退的原因,针对目前改善其循环性能的主要方法如添加合金元素、控制粒径大小、进行退火处理、制成复合材料、进行表面包覆、控制电荷输入和使用缓蚀剂等进行综述和分析,并强调在研究其循环寿命的同时应将放电容量、吸放氢动力学等因素进行综合考虑,最后指出了今后研究镁基储氢合金循环寿命的重点。

镁基储氢材料表面能及热力学性能研究

研究了镁基储氢材料粉末的表面热力学问题,从化学平衡的角度探讨了镁基储氢材料的吸放氢的平衡压问题,及镁基储氢材料颗粒的表面状态对材料吸放氢平衡压的影响,建立了包含镁基储氢材料的表面自由能的热力学方程,并从理论上计算出了不同温度下镁基储氢材料的平衡压力.探讨了表面自由能对吸放氢平衡压的影响,分析了储氢材料的比表面积,即材料的颗粒直径与材料吸放氢平衡压的关系.

Mg_(0.9)M_(0.1)Ni(M=Cr,Al,Ti,Zr)三元镁基储氢合金的制备及其电化学性能的研究

用机械合金化法成功地合成了Mg0.9M0.1Ni(M=Cr,Al,Ti,zr),XRD结果表明,球磨80h后,Mg0.9M0.1Ni和Mg0.9Al0.1Ni合金已经完全非晶化.对此三元合金体系进行了电化学容量及循环寿命测试以及电化学交流阻抗(mS)测试.结果表明用这几种元素替代Mg后,合金电极的循环寿命有了明显的提高,但是其最高放电容易有所降低,抗腐蚀性能增强;该系列合金电极反应的速度控制步骤是由合金电解液界面间的电荷迁移和氢的扩散联合控制的.

镁基储氢材料催化的研究进展

过去十几年国内外对镁基储氢材料的催化剂研究表明,使用催化剂能够有效改善材料的表面特性,提高材料的吸放氢动力学性能。目前常用的催化剂体系有过渡族金属、金属氧化物、金属卤化物、金属间化合物以及碳素非金属。通过比较发现,不同种类的催化剂催化效果不同,相应的催化机理也有所差异。目前,国外研究者已发现几种催化剂共同催化的效果显著,国内应加强金属间化合物和碳素材料催化剂以及不同催化剂共同作用方面的研究。