新型储氢复合材料Mg/MWNTs的氢化性能

采用催化反应球磨方法,研制成复合材料Mg-MWNTs(w=5%,20%).利用储放氢实验装置,测试了Mg/MWNTs吸放氢动力学性能.研究发现,复合材料Mg-MWNTs(w=5%,20%)在298 K和2.0 MPa氢压时最大储氢量都很低;在373 K、473 K和553 K温度时,Mg-5%(w)MWNTs的最大储氢量分别为5.34%、5.89% 和6.08%;而Mg-20%(w) MWNTs只有2.11%、2.68% 和2.75%.与其它储氢复合材料相比,复合材料Mg-5%(w)MWNTs在保持较好的最大储氢量基础上,具有很好的吸放氢动力学性能.     

储氢合金Mg2Ni的制备及其储氢性能分析

Mg-Ni基储氢合金以其比容量高、成本低而倍受关注.采用感应熔炼法,在不高于900 ℃的温度下成功制备出Mg2Ni合金,X射线衍射及金相组织分析表明,合金中主相为Mg2Ni.对制备出的Mg2Ni合金进行气态吸放氢性能测试,结果表明,经粉碎后的合金粉体经第1次活化,吸氢量为3.15 wt%,2次活化后吸氢量达到3.49 wt%,接近其理论值,而合金块体在第2次活化后的吸氢量远小于合金粉体的吸氢量,且第3次活化后未见明显增大.     

Mg+x% Mm(NiCoMnAl)5复合储氢材料吸放氢性能研究

采用高能球磨法制备了Mg x%Mm(NiCoMnAl)_5(x=10、20、30和40)纳米晶和非晶混合结构的复合储氢材料,并对其结构和吸放氢性能进行了研究．XRD结果表明,Mg与Mm(NiCoMnAl)_5球磨200h后有Mg_2Ni和La_2Mg_(17)相生成．吸氢动力学研究发现,在423K和3．4 MPa下,随着x增大,吸氢速率和最大吸氢量都出现了先增大后减小的趋势．当x=20时,复合材料的吸氢性能达到最佳,其最大吸氢速率达到0．45%/s,50s内即可吸氢3．6%．热重分析结果表明,Mg的氢化物相放氢温度降低到259℃(x=40)．     

Zn(BH4)2-LiNH2复合储氢材料的制备及储氢性能

以NaBH4,ZnCl2和LiNH2为原料,机械球磨法制备Zn(BH4)2-LiNH2复合储氢材料.采用X-射线衍射(XRD)、红外光谱(FTIR)、差示扫描量热-热重分析(DSC-TGA)和扫描电镜(SEM)和吸放氢测试装置等方法表征Zn(BH4)2-LiNH2复合储氢材料的物相、键合特征、热稳定性、储氢性能和形貌.结果表明:Zn(BH4)2-LiNH2复合体系在116℃和193℃时分别发生熔化和热分解.随着放氢温度的升高,体系在150℃时放氢气量为0.015 mol/g.而在200℃时,材料的放氢量增加至0.018 mol/g,提高放氢温度对该体系的放氢动力学影响有限.循环吸氢实验发现(BH4)2-LiNH2复合体系在150℃,0.1 MPa H2条件下不能可逆吸氢.     

LiBH4-xFx储氢材料的制备与性能研究

采用机械球磨方法制备不同球磨时间的LiBH4-xFx储氢材料。通过X射线衍射仪和DSC-TG同步热分析仪测试手段,研究LiBH4-xFx储氢材料的放氢温度以及其晶格特征形貌。结合DSC与XRD的测试结果,对于不同球磨时间所制的LiBH4-xFx样品,球磨24h制得的LiBH4-xFx样品放氢温度最低,即放氢主峰温度478℃。并且对于纯LiBH4熔融过程的热分解温度也降低了17℃。这是由于F部分取代LiBH4中H,LiBH4-xFx晶格形成的。     

Cr和Ti的元素替代对Mg2Ni基合金放氢性能的影响

应用扩散烧结工艺合成出Mg2Ni0.8Cr0.2和Mg1.8Ti0.2Ni0.8Cr0.2合金，Cr和Ti对Mg2Ni合金A侧和B侧的替代均导致放氢平衡压力升高。Mg2Ni基合金的储氢性能可以通过元素替代改变晶胞体积来加以改善。     

锆基纳米复合储氢材料HTQAB_(2.1)/Mg的微结构与电化学性能

采用球磨复合+烧结处理(BMS)及机械复合+烧结处理(MMS)两种方法制备了Zr0.9Ti0.1(Ni0.57V0.10Mn0.28Co0.05)2.1 X%Mg(X=10,20)锆基纳米复合储氢材料·经XRD、TEM SAED分析表明,BMS和MMS的复合储氢材料皆由MgCu2型立方结构的单一C15 Laves相Zr基合金和密排六方结构的Mg金属构成,未发现两者之间的合金化效应·电化学测试表明,在60mA/g电流密度下,复合材料(MMS、BMS)活化性能好·MMS电极的最大放电容量为410mAh/g(X=20),而BMS的放电容量为360mAh/g(X=20)·在大电流密度下(≥3000mA...     

添加镍粉球磨对Mg17Al12合金相结构及电化学储氢性能的影响

研究了Mg17A12铸态合金和Mg17Al12＋x％Ni（z=50～200）球磨复合物的相结构和电化学性能。结果表明，Mg17Al12-Ni复合物的相结构和放电容量主要取决于复合物中镍粉的加入量。加入的镍粉越多，越利于非晶结构的形成，其放电容量就越大。球磨120h的Mg17Al12＋200％Ni复合物在303K的放电容量高达658．2mAh·g^-1（除去镍粉的质量）。     

MgH_2-Nb_2O_5体系吸氢动力学性能

采用高能球磨法成功制备了MgH_2H_2+x mol%Nb_2O_5(x-0.1、0.5、1和2)材料,并研究了Nb_2O_5添加量对MgH_2吸氢动力学性能的影响规律.XRD结果显示,Nb_O_5的加入未生成新相,晶粒大小约为30 am.SEM结果表明,Nb_2O_5的加入使颗粒变小.TEM结果表明,该材料具有纳米/非晶态的混合结构.这些结构有利于氢的吸附和扩散,可提高其动力学性能.吸氢动力学结果显示,当Nb_2O_5含量达1 mol%时,动力学性能最佳.该体系在523 K时500 s内吸氢量达到4.0%,20 s即达到最大吸氢速率为0.09%/8,573 K时500 s内吸氢量为4.7%.研究还发现,在523 K时,随Nb_2O_5含量的增加,吸氢量逐渐降低,这主要是由于不吸氢的Nb_2O_5含量的增加造成的;而在473 K时,随Nb_2O_5含量的增加,吸氢量却随之增加,此时起主要作用的是其催化能力.     

金属催化剂对储氢材料(90-x)Mg5C5NCxM(M=Al,Mo或Ni,x=0～10)性能的影响

添加金属催化剂是改善镁基储氢材料储氢性能的有效方式。为研究金属Al,Mo,Ni对镁碳材料的储氢性能的催化作用,用氢气反应球磨法制备了镁碳储氢材料(90-x)Mg5C5NCxM(C=无烟煤基微晶碳,NC=针状焦,M=Al,Mo或Ni,x=0～10),并用排水法放氢测试装置和差示扫描量热分析仪对材料的放氢性能进行了测试。结果表明,添加适量的金属催化剂均能够提高材料的储氢密度,其中添加0.5%的Al可使储氢密度提高11.9%,达4.7%,但Al添加量≥2%时,物料在球磨时容易发生焊接,导致储氢密度降低;Ni具有催化储氢材料放氢的作用,材料89Mg5C5NC1Ni的初始放氢温度仅206.4℃,比不添加Ni时降低了119.2℃。     

添加纳米TiO2对Mg17Al12吸氢性能的影响

采用高能球磨在Mg17Al12合金中添加纳米级金红石型TiO2,并研究了材料的吸氢动力学性能、结构及微观形貌特征.研究结果表明,纳米TiO2的添加可显著地提高材料的吸氢动力学性能和吸氢量,降低吸氢温度.Mg17Al12合金在573 K及1 150 min的最大吸氢量(质量分数)仅为1.45%,而添加TiO2后,Mg17Al12合金在393 K下可快速吸氢,60 min时的吸氢量达到1.97%,在473 K下15 min内的吸氢量可达到1.68%,饱和时的吸氢量达到了3.94%.X射线衍射分析表明,添加TiO2后,Mg17Al12合金在球磨过程中没有新相生成,但放氢后会出现Al及Al3Ti等相,其中Al3Ti很可能是该反应的催化剂.     

钛锰二元合金的吸放氢性能

系统地研究了钛锰二元合金的吸、放氢量,压力组成等温线以及吸氢过程热力学函数(ΔHΔS)的变化。实验证实,对于不加均匀化退火和活化处理的二元钛锰合金,其综合吸放氢性能最佳的组成为TiMn_(1.15)-TiMn_(1.25)。     

Cr和Ti的元素替代对Mg2Ni基合金放氢性能的影响

应用扩散烧结工艺合成出Mg2Ni0.8Cr0.2和Mg1.8Ti0.2Ni0.8Cr0.2合金,Cr和Ti对Mg2Ni合金A侧和B侧的替代均导致放氢平衡压力升高。Mg2Ni基合金的储氢性能可以通过元素替代改变晶胞体积来加以改善。     

球磨Mg17Al12纳米晶/非晶合金的微结构和储氢性能

采用镁粉和铝粉为原料,通过高能球磨方法制备了Mg17Al12纳米晶/非晶储氢合金,系统研究了球磨时间对合金微结构和储氢性能的影响.结果表明:球磨时间对Mg17Al12合金的微结构和储氢性能有显著影响,随着球磨时间t从10 h延长到100 h,合金发生从晶态(t≤50 h)到纳米晶态(t=70 h)再到非晶态(t=100 h)的结构转变;样品的平均颗粒尺寸随着球磨时间的增加先减小后增大;球磨时间为30、70和100 h后的Mg17Al12合金在350℃时的最大储氢量(氢的质量分数)分别为4.03%、4.27%和4.18%,而相同条件下铸态Mg17Al12合金的最大储氢量只有2.85%;球磨时间为70 h的Mg17Al12纳米晶合金在200、280和320℃的储氢量分别为1.07%、3.02%和4.07%;球磨时间为100 h的Mg17Al12非晶合金在200℃时30 min内的吸氢量(氢的质量分数)可达到2.84%,分别为相同条件下纳米晶合金和铸态合金的2.7倍和5.1倍.     

FeCl2掺杂对LiBH4-LiAlH4体系放氢动力学性能的影响

为提高LiBH 4 的放氢动力学性能,研究了LiBH 4 -LiA1H 4 混合金属氢化物体系及FeCl 2 掺杂对其储氢性能的影响,相关因素包括FeCl 2 比例、球磨时间等.研究表明,2 mol% FeCl 2 掺杂的2LiBH 4 -LiAlH 4 样品在450 ℃恒温状态下能放出8.25wt%的氢气,且放氢动力学性能得到显著的改善;在混合氢化物体系中LiAlH 4 和FeCl 2 相互协同,共同作用改善LiBH 4 的储氢性能.     

炭黑／橡胶涂层复合材料导电性能的研究

本研究了橡胶／炭黑复合材料体系的导电性能。实验指出，其电阻率随温度的变化呈不同强度的正温度系数（ＰＴＣ）效应，讨论了不同炭黑粒子填充率，橡胶基体的性质，炭黑的结构及表面性质，加工工艺和硫化条件等对室温电阻率及ＰＴＣ效应的影响。     

Mg+10%TiFe1-xCrx(x=0,0.3)复相合金的储氢特性

采用高能机械球磨法制备了Mg 10%TiFe1-xCrx(x=0,0.3)复相储氢合金,对比研究了球磨复相合金和球磨纯镁的微结构与储氢性能.研究结果表明:在纯Mg中添加质量分数为10%的TiFe1-xCrx(x=0,0.3)进行复合球磨,可以明显提高其吸放氢性能;在相同温度条件下,x=0.3的含铬复相合金具有最佳的吸放氢性能,其中在613 K下的吸氢容量(氢的质量分数)为7.14%,放氢容量(氢的质量分数)为6.91%;在493～573 K的较低温度下,含铬复相合金表现出更好的放氢动力学性能.通过XRD、SEM、EDS分析研究表明,TiFe1-xCrx(x=0,0.3)合金粉以细小颗粒的形式分散镶嵌在镁粉基体上成为催化活性点,改善了体系的吸放氢性能.     

不同工艺条件对半固态挤压Mg2 Si/Al复合材料组织和性能的影响

采用等温热处理半固态挤压的方法制备Mg2Si/Al复合材料,研究等温热处理温度、保温时间和挤压比压对复合材料组织和布氏硬度的影响.结果表明:经过等温热处理后得到了基体α-Al和Mg2Si增强相双球化的半固态组织,其中,Mg2Si颗粒呈现球化,α-Al呈现规则球形或椭球形.当挤压比压恒定时,Mg2Si/Al复合材料显微组织中α-Al和Mg2Si颗粒的球化随着温度和保温时间的增加而更加明显,同时α-Al的粗化也更加明显;当等温热处理温度和保温时间恒定时,挤压比压对半固态挤压Mg2Si/Al复合材料显微组织的影响不大.硬度测试表明,当挤压比压恒定时,布氏硬度随着等温热处理温度和保温时间的增加呈现先增加后减小的趋势;但当等温热处理温度和保温时间恒定时,随着挤压比压的增加,布氏硬度随之提高.     

Mg2FeH6储氢材料的反应机械合金化合成及其放氢性能

以Mg和Fe元素粉末为原料,在双行星式球磨机的氢气气氛中反应球磨,合成Mg2FeH6储氢材料.探讨分别采用Mg和Fe原料配比为化学计量(2-1)和非化学计量(3-1)直接反应球磨,以及采用将Mg和Fe混合粉末在氩气气氛中预磨20 h后再通氢反应等球磨方式.研究结果表明Mg和Fe以非化学计量比(3-1)在氢气气氛中直接球磨所得样品,Mg2FeH6的合成产率最高,达到83.7%;DSC和TGA测试显示样品实际放氢量为2.91%,Mg和Fe以化学计量比(2-1)直接反应球磨得到的Mg2FeH6具有最低的起始放氢温度204.4 ℃.     

PI／TiO2纳米复合膜的H2／CH4和H2／N2分离性能

以可溶性聚酰亚胺为基质，经乙酸修饰后的钛酸丁酯为TiO2溶胶前体，NMP为共溶剂，采用溶胶—凝胶法可制得PI／TiO2纳米复合膜。采用XPS、TEM和气体透气性能测试等手段，对复合膜的结构和H2分离性能进行了表征。结果表明，复合膜中钛酸丁酯已转化为TiO2，PI与TiO2两相结合完好。TiO2以颗粒状均匀分布在PI基质中，其颗粒粒径约为10nm。复合膜的H2，N2和CH4透气系数随着TiO2含量的增加而明显增加。当TiO2含量为22．3％时，对H2的透气系数为14．1Barrer，对H2/N2和H2／CH4的分离系数分别为187．5和143．2，因此，该复合膜是一种较为理想的H2分离和回收膜材料。