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21世纪是清洁能源的世纪,氢能在解决能源消耗和环境污染等问题上扮演着极其重要的角色,储氢合金为氢能储存及利用开辟了一条新途径。其中,镁基储氢合金以其储氢量大、重量轻、价格低廉、资源丰富,成为最有应用前景的储氢材料,尤其是燃料电池用储氢介质理想的候选材料之一。
本文采用机械球磨法成功地合成了Mg+xwt.%AB5(x=10、20、30、40)、Mg+xwt.%TiFe(Mn)(x=10、20、30、40)、Mg+xwt.%Mg18La0.2Ni(x=10、20、30、40)及Mg+xwt.%La0.7Mg0.3(Ni0.8Co02)3.5(x=10、20、30、40)纳米非晶镁基复合储氢材料,并用各种实验手段对合金的结构和性能进行了表征。
AB5合金与镁机械球磨后有La2Mg17相生成,吸氢动力学测试显示,AB5合金可有效地催化镁吸氢。其中,20wt.%含量的AB5合金在373K和423K下显示较好的催化效果,423K下可吸氢3.8wt.%。样品的放氢量随着AB5含量的增加而增大,总释氢量由小到大依次为:2.75wt.%(x=10)、3.26wt.%(x=20)、3.65wt.%(x=30)和3.76wt.%(x=40),相应的高温释氢温度随AB5含量的增加依次为:284℃、265℃、261℃和259℃。
TiFe(Mn)合金与镁球磨后生成Ti-Mg、Ti2Fe及Fe相,吸氢量随着TiFe(Mn)含量的增加而增加,其中40wt.%TiFe(Mn)含量的合金吸氢性能最佳,473K下、150秒内可吸收4.35wt.%的氢。随着FeTi(Mn)含量的增加,高温释氢区的初始释氢温度逐渐降低,从325℃(10wt.%含量)降至255℃(40wt.%含量),40wt.%含量复合材料有最大释氢量4.47wt.%。
非晶态Mg+xwt.%Mg18Lao.2Ni(x=10、20、30、40)系列复合材料中没有新相生成,吸氢量随着Mg1.8La0.2Ni添加含量的增加而降低,10wt.%含量的材料423K、50s内可吸氢4.49wt.%。另外,随着Mg18La02Ni含量的增加,高温释氢区的初始放氢温度逐渐降低,从355℃(10wt.%含量)依次降至298℃(40wt.%含量),10wt.%含量复合材料有最大释氢量3.55wt.%。
本文合成的非晶镁基复合储氢材料具有较高的吸氢容量及较低的工作温度,有望用作燃料电池的候选储氢材料。