納米結(jié)構(gòu)塊體鎂及鎂-金屬氧化物復(fù)合粉體制備與儲氫性能研究.pdf

1、鎂具有儲氫量大（7.6wt％）、價格低廉、資源豐富等優(yōu)點，被認(rèn)為是最有應(yīng)用潛力的金屬儲氫材料。但高的放氫溫度（300℃）、緩慢的吸放氫速率，限制了Mg作為儲氫材料的使用。為提高M(jìn)g/MgH2的吸放氫速率、降低MgH2的放氫溫度，本文使用直流電弧等離子體法，制備Mg-TiO2、Mg-Fe2O3、Mg-NiO、Mg-NiO/CeO2復(fù)合粉體；采用高壓扭轉(zhuǎn)法結(jié)合直流電弧等離子體法，制備純Mg、Mg-Fe、Mg-Ni納米結(jié)構(gòu)塊體。使用ICP、X

2、RD、SEM與TEM表征樣品的成分、相組成及微觀形貌，采用PCT、TG/DSC對樣品的吸放氫性能進(jìn)行研究。
　　高壓扭轉(zhuǎn)制備的納米結(jié)構(gòu)塊體 Mg儲氫材料，具有比較均勻的納米微觀組織。氫化后純Mg納米結(jié)構(gòu)塊體的DSC曲線放氫峰溫為424℃，低于純Mg粉體的440℃，其氫化激活能為55.1kJ/mol H2，小于純Mg粉體的92.9 kJ/mol H2，這主要是因為高壓扭轉(zhuǎn)細(xì)化了Mg顆粒并使顆粒表面的MgO層破碎，MgO呈彌散分布從而

3、起到了催化作用。Fe的摻入對Mg納米結(jié)構(gòu)塊體的吸放氫性能沒有明顯影響，但添加的Ni能夠改善Mg納米結(jié)構(gòu)塊體的低溫吸氫動力學(xué)性能。
　　鎂-金屬氧化物復(fù)合粉體制備過程中，一些過渡族金屬氧化物被Mg還原，一些則沒被還原。Fe2O3、NiO以及CeO2在制備過程中，完全被Mg還原成了Fe、Ni與Ce2O3，形成了含MgO的Mg-Fe、Mg-Ni以及 Mg-Ni/Ce2O3的復(fù)合粉體。TiO2在制備過程中則沒被完全還原，仍形成Mg-TiO

4、2復(fù)合粉體。
　　在制備過程中，氧化物未發(fā)生完全還原反應(yīng)的鎂-金屬氧化物粉體，具有較高的吸氫容量，但吸放氫動力學(xué)性能一般。例如，Mg-TiO2復(fù)合粉體在400℃下最大吸氫量達(dá)6.92wt%,在200℃、3MPa初始?xì)鋲合拢?h內(nèi)吸氫3.8wt%,其DSC曲線放氫峰溫為418℃。
　　在制備過程中，氧化物被還原成金屬的復(fù)合粉體具有優(yōu)良的吸氫動力學(xué)性能，但最大吸氫量較低。Mg-Ni復(fù)合粉體在400℃最大吸氫量為6.21wt%，在

5、200℃、3MPa初始?xì)鋲合拢?h內(nèi)吸氫5.4wt%,其DSC曲線放氫峰溫為380℃，這是因為吸放氫過程中形成的Mg2Ni起到了催化作用；Mg-Fe復(fù)合粉體在400℃最大吸氫量為6.67wt%,在200℃、3MPa初始?xì)鋲合拢?h內(nèi)吸氫3.7wt%,其DSC曲線放氫峰溫為410℃，這是因為 Fe在吸放氫過程中并沒有形成 Mg2FeH6僅以單質(zhì)存在，其催化作用有限。
　　在氧化物被完全還原的鎂-金屬氧化物體系中，再加入稀土氧化物，能