Ti对LiAlH4储氢性能的影响

为了降低LiAlH4的吸放氢温度及提高其吸放氢速度,采用基于密度泛函理论(DFT)的平面波赝势(PW-PP)方法,计算了Ti掺杂在LiAlH4中取代不同位置的Li、Al前后的电子结构及相关热力学性质。结构优化之后,热力学稳定性较好的构型有4种:Li3Al4H16Ti、Li4Al3H16Ti、Li3Al4H17Ti、Li4Al3H17Ti,其对应的缺陷形成能分别为1.31、0.60、1.21、1.27 eV。掺杂前后LiAlH4的电子态密度并无明显变化。在LiAlH4化学势变化曲线图中,TiAl3的化学势变化曲线与反应物LiAlH4、Li3AlH6等的并没有相交。上述结果表明,单质的Ti对LiAlH4的分解并没有起到实质的催化作用。     

储氢合金的研究进展

储氢合金是近年来开发的一类新型高性能材料。本文介绍了储氢合金的工作原理、基本类型、性能及开发的最新进展 ,讨论了它在氢的储存、运输、净化、催化和镍。氢化物电池等高技术领域中的应用前景     

非晶态TiB_2@C催化剂对NaAlH_4合成和可逆储氢性能的影响

为了提高NaAlH_4的吸放氢动力学性能,采用球磨烧结两步法制备了非晶态TiB_2和C复合催化剂(简写为TiB_2@C),并系统地研究了TiB_2@C对NaAlH_4合成和储氢性能的影响。研究结果表明,以NaH和Al为原料,添加质量分数为6%的TiB_2@C作为复合催化剂,在室温、5 MPa氢压下进行球磨成功制备出NaAlH_4。相对于球磨后的纯NaAlH_4,复合体系的起始放氢温度、三步放氢过程的峰值温度和前两步放氢过程的表观活化能均大幅降低。吸放氢测试结果显示,TiB_2@C能够有效地改善NaAlH_4的吸放氢动力学性能,且复合体系在10次吸氢循环过程中表现出优异的循环稳定性。这一系列性能的改善主要源于TiB_2@C催化剂中TiB_2和C的协同催化效应。     

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．     

基于机械形变方法的TiFe基储氢合金的研究进展

TiFe储氢合金理论储氢量为1.86 wt.％,且分解压力适中,循环稳定性好,价格便宜且资源丰富,极适于大规模工业生产和应用,被认为是一种非常有前途的固态储氢材料.但传统的TiFe储氢合金存在着活化困难、有效储氢容量较低、抗杂质气体毒化能力很差等突出问题.针对上述TiFe基储氢合金的缺点,研究人员进行了大量的改性研究....     

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.     

第一性原理研究锂修饰的类石墨烯碳氮纳米结构的储氢性能

利用基于密度泛函理论的第一性原理方法,研究了锂修饰的类石墨烯碳氮纳米结构的储氢性能.结果表明该体系是一种理想的储氢材料,锂原子通过向衬底转移电荷而带正电,通过静电场的极化作用,每个锂原子可以吸附3个氢分子,其储氢的质量比可达11.5 wt%.氢分子的平均吸附能比较理想,可以实现在室温下可逆的储氢和放氢.     

碳基储氢材料研究进展

氢能以其可再生性和环境友好性成为未来最具发展潜力的能源载体，储氢技术是氢能应用中的关键问题。本文综述了近年来超级活性炭、石墨纳米纤维、碳纳米纤维和碳纳米管等碳基储氢材料的研究进展，并对该领域未来的研究工作进行了展望。     

低温球磨制备Mg-4%Ni-1%NiO储氢材料及其性能

采用低温球磨技术制备了Mg-4%Ni-1%NiO储氢材料,主要研究低温球磨时间对材料形貌结构以及储氢性能的影响.采用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)分析材料的形貌和相组成,采用压力-组成-温度(P-C-T)设备研究材料的储氢性能.结果表明:分别经过2、4和7 h球磨后,材料的相组成没有发生明显改变,只有极少量的Mg2Ni合金相生成.随着球磨时间的延长,材料的平均粒度逐渐下降,作为催化剂的Ni、NiO相逐渐揉进基体内部.伴随着上述变化,材料的活化性能、吸氢性能逐渐提高,球磨到7 h后材料仅需活化1次即可达到最大吸放氢速率,初始吸氢温度降为60℃,在4.0 MPa初始氢压和200℃下吸氢量为6.4%(质量分数),60s即可完成饱和吸氢量的80%,10min内完成饱和吸氢量的90%;材料的放氢性能则在球磨4 h后已经基本保持不变,0.1MPa下初始放氢温度为310℃,在350℃、0.1MPa下材料可在500s内释放饱和储氢量的80%.     

La-Mg-Ni基合金储氢性能的研究

采用高频感应熔炼制备La0.7Ca0.3Ni2.8-xMgx(x=0.1、0.2、0.3、0.4)合金,进行X射线衍射(XRD)实验,气相储氢性能测试和电化学性能测试,分析Mg部分替代Ni对合金的储氢和电化学性能的影响。分析结果表明,合金具有多相结构,当x=0.1、0.3时,合金的主相是CaCu5-型结构的LaNi5相,当x=0.2、0.4时,合金的主相是AB2-型Laves相LaNi2相。随x=0.1、0.2、0.3、0.4合金电极的放电容量(mAh/g)依次为244.7、140.8、257.6、164。当x=0.1时,在2MPa氢压、25℃时,合金La0.7Ca0.3Ni2.7Mg0.1的储氢量达到1.1wt%。     

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.     

美破解储氢材料谜团

十年前，人们发现在储氢材料金属络合物NaAlH4中加入少量钛，能优化材料中氢的释放与存储。但是加入的钛起的是什么作用，一直是个迷团。美国加州大学洛杉矶分校材料科学与工程系Vidvuds Ozolins研究小组通过分子动力学模拟．破解的该谜题。研究人员利用计算机模拟分析了没有添加钛的纯NaAlH4的性质，将模拟得出的铝运输激发能量与实验确定的值进行比较发现．在有钛催化的NaAlH4材料中．铝扩散是关键的脱氢速度限制过程．而钛的催化作用能够促进这一过程．从而使络合材料能够在较低温度下开始释放出氢。     

镁基合金与碳纳米纤维复合储氢材料的制备与性能研究(Ⅰ)--以化学镀Ni碳纳米纤维为前驱物热扩散法合成Mg2Ni-CNFs复合储氢材料

利用金属Mg易热扩散制合金的特性，以化学镀Ni的碳纳米纤维(Ni-CNFs)为前驱物，制备出了Mg-Ni合金与CNFs的复合储氢材料．并测试了其电化学性能，提出了镁基储氢合金与CNFs复合储氢材料的储氢机理．     

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。     

高能球磨制备MgxTi100-x合金的微观组织及储氢性能

应用振动高能球磨机械合金化方法制备MgxTi100-x(x=35,50,65,80)系列合金,采用XRD、SEM、TEM以及吸放氢测试等手段分析研究Mg含量与球磨时间对MgxTi100-x球磨产物微观组织演化规律、相结构和吸氢行为的影响.结果表明:在相同球磨时间(20 h)下,球磨合金MgxTi100-x微观组织的相组...     

氨硼烷基化学储氢材料

自20世纪50年代中期氨硼烷(AB)第一次被制备出来后,AB及其相关化合物受到了储氢材料研究者越来越广泛的关注。从AB的制备、结构及热分解性能出发,阐述包括水解、将AB置入多孔硅中改善反应环境、金属替代的化学激活等诸多改善AB的放氢性能的方法,并指出了它们的优缺点。接着对大家共同关心的AB的再生可行性问题进行了探讨。指出金属替代的化学激活方法形成的金属氨硼烷化合物具有优异的放氢性能。其在较低温度下具有较高的放氢容量,放氢反应过程中无挥发性的气体副产物,整个放氢反应过程几乎是热中性。AB及其相关化合物的这些优势使其成为潜在的颇具实际应用价值的储氢材料之一。     

二次活化对活性炭储氢性能的影响

储氢技术是燃料电池汽车完成商业化推广的主要技术障碍之一.高比表面积的活性炭材料是近年来车载储氢介质的主要研究热点之一.本文采用KOH与商业活性炭物理混合,在管式炉中二次活化处理商业活性炭,通过二次处理实现对材料的改性.采用氮气吸脱附等温线、XRD、SEM等分析方法对样品进行了分析测试,实验结果显示:制备的材料具有较大的比表面积(2860m2g-1)和较大的孔容(1.50cm3g-1),与普通商业活性炭相比,其吸附性能增强,储氢性能增加,在77K,1bar的条件下储氢量到达了2.12wt%.为以后制备具有超高比表面积的超级活性炭材料奠定了基础.     

Y2O3对LaMg12型储氢合金电化学性能的影响

采用熔盐覆盖法制备了LaMg12型储氢合金,利用高能球磨对其进行Y2O3的掺杂,采用X射线衍射来分析合金的相结构,利用Land充放电仪测试合金的电化学性能. 结果表明:Y2O3掺杂能改善LaMg12储氢合金的电化学性能,其中球磨20 h对首次放电容量改善最明显,球磨40 h对循环性能影响最大. 综合而言,球磨40 h对合金性能的改善效果最好.     

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.