论文部分内容阅读
国际上对储氢合金的研究已经较为充分和完善,并在某些范围有了一定程度的应用(如在Ni-MH电池方面等),但储氢合金的储氢量普遍不高,可逆循环性能和反应条件等方面都还有待完善;碳系储氢材料(石墨、纳米炭管、纳米炭纤维等)的研究虽然刚起步(20世纪90年代),但其储氢量却远超过储氢合金,且在可逆循环性、防中毒能力方面也有比较优异的表现。本论文是在比较研究了储氢合金和碳系储氢材料的各项性能的基础上,把储氢合金和碳系储氢材料结合在一起,组合成复合储氢材料,并对它的储氢性能进行了研究。选择储氢合金中储氢量最大的镁系储氢材料和最为常见的石墨作为研究对象,采用化学计量比和非化学计量比两种配比手段,通过机械合金化法把这两类储氢材料结合在一起得到另外两系列复合储氢材料,Mg87-xNi12MoGx(x=5、10、15、20、25;G代表石墨)系列和2Mg-Ni-xMo-w%G(x=0.1、0.2,w=5、10、20;G代表石墨)系列。在这两系列材料中,Mg62Ni12MoG25和2Mg-Ni-0.1Mo-10%G(转速为300r.min-1、研磨时间为40h的条件下制得)在储氢量、吸氢动力学和热力学的性能上,都比以前的储氢材料有较大程度的提高和完善。主要表现在:一,反应温度降低到423K;二,不需活化就可直接吸氢,吸氢时间在100min左右;三,储氢量最高达到6.22wt %;四,具有较理想的平台压(0.5MPa左右)和平台宽度。初步认为,这主要是因为镁和石墨间的协同效应造成。石墨是可以看作具有稠环结构的一种物质,它的碳网是由芳香碳原子在水平方向的无限排列和垂直方向的无限累积的一种三维结构网,在研磨过程中,在四氢呋喃(THF)的辅助作用下,它有可能和镁形成一种类似Laves相的结构,从而可以达到大量储氢的目的。镍和钼在材料中则主要起催化和调节材料的储氢性能的作用。 另外在研究过程中还发现研磨时间和研磨速度的变化,对材料的储氢性能也有一定的影响。如在研究2Mg-Ni-xMo-w%G(x=0.1、0.2,w=5、10、20)系列复合材料的过程中就发现,转速和研磨时间的变化就对2Mg-Ni-0.1Mo-10%G吸氢量和P-c-T曲线产生了很明显的影响。此外,在实验过程中还运用了SEM和XRD等现代化的分析手段对材料的粒径和结构等进行了研究,并从材料储氢的微观机理方面对材料的储氢原理进行了阐述。