镁铝储氢合金燃烧合成法制备及其储氢性能研究文献综述

 2021-10-01 22:04:46

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文 献 综 述1.引言镁基合金储氢量大(MgH2为7.6 wt%, 相当于镁体积两倍多液氢的能力)、电化学储氢容量高(理论值为965 mAh/g)、原料丰富(镁是地壳中储量第六位的金属元素,约占地壳的2.35%[1,2])、价格低廉(约3.5 $/kg)、密度小(仅为1.74 g/cm3),被视为21世纪最有发展前景的储氢材料之一。

但是纯Mg需在较高温度和压力条件下才能生成MgH2, 生成的MgH2过于稳定,分解温度太高,反应动力学性能差以及镁本身化学性质活泼、易氧化等特点限制了其实际应用。

铝是地壳中含量最丰富的金属元素,具有优异的热传导性能(234 W/mK),能有效将热量传递至氢化物层,降低脱氢温度,同时促进脱氢动力学。

因此镁铝合金将是一种很有潜力的储氢材料。

2. 纯镁的储氢性能 纯镁与氢气在300~440℃和较高氢压下可直接反应生成MgH2,反应式为:Mg H2 → MgH2反应生成焓△Hθ= -74.4 kJ/molH2,熵为△Sθ= -135.4 J/kJmolH2 [3] 。

MgH2是离子型化合物,具有四方晶金红石型结构,其晶体结构如图.1所示,每个晶胞中有2个Mg原子,一个位于角顶,另一个位于中心;晶胞中的4个H原子中,2个位于晶胞面上,另2个位于晶胞内。

由于镁与氢之间有较强的离子健作用,因此MgH2的稳定性较高。

镁及其合金在吸放氢过程中, 表面易形成致密的氧化膜( MgO) , 阻止了Mg 的进一步吸氢, 严重影响了其吸放氢性能及循环稳定性[4] 。

A.zaluska[5]等通过对在氩气保护下球磨单质镁的研究发现,30 nm的镁粉,在1 MPa、300℃的情况下吸氢20 min,储氢量接近4.0%。

这种纳米晶镁不需要活化,且第一次就显示出较高的吸氢能力,其原因可能是由于镁在保护气体氩气下球磨,表面氧化膜被破碎,且产生了大量的缺陷,这种微观结构的变化导致了吸放氢动力学性能改变。

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