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℃。     

Mg-Ni-RE贮氢合金的研究进展

综述了近几年来国内镁基稀土贮氢材料的研究进展，介绍添加不同稀土和采用不同的工艺条件对Mg—Ni合金的贮氢量、吸放氢速度等贮氢性能的影响，总结了当前Mg—Ni—RE(RE＝La，Y，Ce，Pr，Nd)贮氢合金的研究现状和需要解决的主要问题，并提出了今后应用研究的方向．     

Ti0.25V0.3Cr0.4Mn0.05-La0.67Mg0.33Ni3.0的复合贮氢材料制备及贮氢性能研究

采用机械合金化制备了复合贮氢材料Ti0．25V0．3Cr0．4Mn0．05-La0．67Mg0．33Ni3．0．X-ray衍射表明：Ti0．25V0．3Cr0．4Mn0．05-La0．67Mg0．33Ni3．0复合材料为bcc结构,与Ti0．25V0．3Cr0．4Mn0．05合金衍射图谱相比,该复合材料衍射峰的衍射强度明显降低并宽化．吸放氧研究表明,Ti0．25V0．3Cr0．4Mn0．05-La0．67Mg0．33Ni3．0复合材料易于活化,在3．5MPa、室温下经过26h即可活化,但合金贮氢量没有明显改变．电化学性能研究表明：该复合材料具有很好的电化学循环稳定性能,300次循环容量仍保持在93％.     

Mg和Mg_2Ni作储氢材料的研究

本文以轻金属镁的吸、放氢反应为基础,讨论氢化镁的制备和热稳定性:研究了化学法合成Mg_2Ni及其对金属镁吸氢的催化作用.研究结果表明化学法合成的Mg_2Ni对Mg吸氢有很高的催化活性,甚至在金属镁中渗入1%摩尔左右的Mg_2Ni就能大大改善镁的吸氢性能.本文还客观地比较了化学法和高温熔炼法两种方法制得的Mg_2Ni在实用上的优缺点.并指出了Mg和MgNi作为储氢材料的客观可能性及发展前途.     

H2在Mg(0001)和M(Sc～Zn)/Mg(0001)表面吸附、脱附性能研究

采用密度泛函方法,对H2在Mg(0001)及掺杂一系列的过渡金属的Mg表面的吸附行为进行了研究.结果表明,H2在Mg(0001),Fe,Co,Cu和Zn掺杂的Mg表面只存在物理吸附;在Sc,Ti,V,Cr,Mn和Ni掺杂的Mg表面时物理吸附和化学吸附都存在.H2在M(Sc～Zn)掺杂Mg表面解离的能垒均低于Mg(0001)表面.解离后的H原子易化学吸附在以下3种邻近的空位:Fe掺杂Mg表面的fcc-hcp1位;Ni掺杂Mg表面的hcp-hcp位;其余掺杂Mg表面的fcc-fcc位.计算结果显示,Ti,V,Cr,Mn,Ni掺杂在Mg表面可有效改善H2的吸附与解离性能.     

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...     

TiFe_(0.9-x)Ni_xZr_(0.1)Mn_(0.2)(x=0.1,0.2,0.3,0.4)合金的贮氢性能研究

采用高频感应熔炼法制备TiFe0.9-xNixZr0.1Mn0.2(x=0.1,0.2,0.3,0.4)合金,系统地研究Ni部分取代Fe对TiFe0.9-xNixZr0.1Mn0.2(x=0.1,0.2,0.3,0.4)合金相组成与贮氢性能的影响。XRD分析结果表明:合金主要由NiTi,FeTi和(Fe,Ni)相组成,在x=0.1~0.2时,有少量的FeZr2相,随着Ni含量的增加,FeZr2相消失,同时有TiMn2相产生。压强—成分—温度(PCT)测试结果表明,TiFe0.6Ni0.3Zr0.1Mn0.2合金的贮氢量最高,其吸氢量为1.46 wt%。电化学测试结果显示,合金电极放电容量随着Ni含量的增加而增大,TiFe0.8Ni0.1Zr0.1Mn0.2合金的放电容量为34 mAh/g,而TiFe0.5Ni0.4Zr0.1Mn0.2合金电极的放电容量则达156 mAh/g。     

球磨制备Mg-In-Zn三元固溶体的储氢性能及机理

采用"烧结-球磨"方法制备Mg0.92In0.05Zn0.03三元固溶体合金,减小了Mg的晶格常数.利用粉末X-射线衍射分析合金的相组成、微观结构和吸放氢过程的相转变,通过扫描电镜观察合金的微观形貌及相分布.采用体积法测定合金的等温吸放氢曲线(PCT)和动力学曲线,确定了合金的吸放氢反应焓变、熵变及氢化反应激活能.结果表明:Mg0.92In0.05Zn0.03三元固溶体具有良好的活化性能和动力学性能,脱氢反应焓降低至-68.6 kJ/mol H2.     

元素掺杂对镁基储氢合金电化学性能的影响

利用氢化燃烧合成复合高能球磨法制备镁基储氢电极合金Mg2NiH4,并对合金进行不同元素(Cr、Co、Nb、Ti和V)掺杂处理。使用X线衍射仪(XRD)和电化学工作站对材料结构性能进行表征,并考察不同元素掺杂对电极合金的结构和电化学性能的影响。结果表明:少量金属元素掺杂处理并没有改变合金的主相结构。元素掺杂降低了合金电极的最大放电容量和动力学性能,但是合金电极的电化学循环稳定性均得到不同程度的提高,其中Ti掺杂处理对于改善合金电极电化学循环性能最为明显。     

金属间化合物Ni3Si合金的燃烧合成

采用燃烧合成方法制备低放热反应体系的Ni3Si和Ni3(Si0.9,Ti0.1)合金粉体材料,研究了球磨时间、预热温度、合金化元素Ti对燃烧合成的影响.实验证明,机械活化、热学活化和合金化元素Ti的加入均能降低点火温度,加速燃烧合成反应的进行.同时采用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)分析了产物的物相组成和微观形貌变化.     

镁基固态储氢材料研究进展

 镁基储氢材料具有储氢量高、镁资源丰富以及成本低廉等优点,被认为是极具应用前景的一类固态储氢材料。利用镁基储氢材料供氢主要有热分解放氢和水解产氢2种途径。MgH₂的热分解放氢焓值高（75 kJ/mol H₂）,造成其放氢温度较高、动力学差; MgH₂的水解过程中,由于常温水解产物Mg（OH）₂逐渐包裹在MgH₂表面,阻隔了MgH₂与水的接触,从而导致水解产氢效率较低。近年来,大量研究工作聚焦于改善MgH₂的热解/水解供氢性能及实际应用,已经取得了大量成果。针对目前国内外镁基固态储氢材料的研发,总结了材料/结构改性、反应条件对镁基储氢材料的热解/水解性能的影响,重点阐述了固态镁基储氢材料组成成分-微观结构-储放氢性能之间的关系,并对镁基储氢系统及实际应用场景进行了归纳。未来通过镁基固态储运氢技术的发展,将实现氢气的高安全、高效及大规模储运,助力中国氢能产业的发展。     

Mg0.9M0.1Ni(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Mg1.9M0.1Ni(M=Cr,Al,Ti,Zr),XRD结果表明,球磨80h后,Mg0.9M—Ni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．     

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.     

Mg-50wt.%Ti_(1-x)C(x=0.1,0.2,0.3,0.4)合金的贮氢性能研究

采用机械合金化方法制备Mg-50wt.%Ti1-xCx(x=0.1,0.2,0.3,0.4)贮氢合金.x-射线衍射(XRD)分析结果表明,合金主要由Mg、Ti、c以及二元合金相Ti2C0.06和Mg2C3组成,随着球磨时间增加,合金的非晶化程度提高.压强-成分-温度(Pcr)测试结果显示,Mg-50wt.%Ti1-xC(x=0.1,0.2,0.3,0.4)合金的贮氢量分别为2.96、2.95、2.76、2.6wt.%;随着碳含量的增加,样品吸氢量逐渐减少,放氢温度和平台压也随之下降;适当增加球磨时间可降低吸放氢温度.     

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.     

(La1-xNdx)2Mg(Ni0.8Co0.15Mn0.05)9(x=0～0.3)合金的储氢与电化学性能研究

采用高频悬浮感应熔炼方法制备(La1-xNdx)2Mg(Ni0.8Co0.15Mn0.05)9(x=0～0.3)系列合金,分析Nd部分取代La对合金的相结构、吸放氢性能和电化学性能的影响.结果表明,铸态合金的主相为具有六方CaCu5结构的LaNi5相,并存在具有立方MgCu2结构的LaNi2相以及LaMg3相.合金主相...     

过渡金属元素X(X=Ni,Ti,V)掺杂对Mg17Al12合金结构的影响

【目的】提高镁铝(Mg-Al)合金材料的储氢性能。【方法】基于密度泛函理论的平面波赝势方法,对过渡金属元素X(X=Ni,Ti,V)掺杂Mg_(17)Al_(12)合金体系的生成焓、电子结构、态密度、电荷密度等进行理论计算研究。【结果】过渡金属元素X替代合金中Mg元素的能量较低,其中Ni的掺杂性能较好;Ni的加入改善了Mg_(17)Al_(12)的储氢性能。且随着Ni浓度的升高,Mg_(17)Al_(12)合金的体积逐渐减小,总态密度峰值依次增大。【结论】过渡金属元素X(X=Ni,Ti,V)的掺杂可使镁铝合金的稳定性得到提升,与实验结果相符。     

镁(Ⅱ)-甘氨酸-水三元配合物结构和性质的理论研究

为认识金属离子的生物功能,采用CCSD/6-31++G**∥M06/6-31++G**理论方法系统研究了三元配合物[Mg(Gly)(H2O)n]2+的结构和性质.气相模型下得到的结果为:1)O,O双啮型两性甘氨酸的配位能力最强,比N,O双啮型中性甘氨酸的配位能力强37.6kJ/mol,比2个水分子强约60kJ/mol;2)与Mg2+配位时,O,O双啮型两性甘氨酸优先,结合能达到-669.1kJ/mol;随后4个水分子依次配位,结合能变化值递减,平均为159.1kJ/mol,此时配位键达到饱和数6,体系的结合能达到-1 305.4kJ/mol;3)第5个水分子可通过强氢键(键能为85.5kJ/mol)作用于体系得到次稳定构型,结合能为-1 390.9kJ/mol;也能插入到甘氨酸的O原子与Mg2+之间,取代甘氨酸的1个O原子与Mg2+形成配位键,导致甘氨酸变为单啮配体,这样得到的构型最稳定,结合能达到-1 393.1kJ/mol.液相模型下的构型结构与气相模型相比变化微小,能量次序与气相结果相同.     

过渡金属掺杂MgH_2的结构和磁性的第一性原理研究

为研究过渡金属掺杂对氢化物铁磁性的影响,采用密度泛函理论的第一性原理平面波赝势方法,以Mg H2为基本材料,以过渡金属(V、Cr、Mn、Fe、Co和Ni)元素替代2×1×2超晶胞中的Mg原子建立掺杂模型Mg1-xMxH2(M=V、Cr、Mn、Fe、Co和Ni),并计算模型自旋极化的磁性、能带结构和态密度等性质.结果表明:与Mg H2中的Mg—H键相比,过渡金属M(M=V、Cr、Mn、Fe、Co和Ni)—H间的相互作用明显增强,造成Mg—H间强烈的离子键和部分共价键的相互作用随着过渡金属的掺杂而被削弱.掺杂体系中,V和Cr是受主杂质,而Mn、Co和Ni体系中,自旋极化率相对较低,且穿过费米能级的子带的斜率较低.研究表明过渡金属(V、Cr、Mn、Co和Ni)掺杂的Mg H2体系虽然可以导电,但电导率较小,具有比较稳定的半金属性.     

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)．