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随着社会的发展,人类对于能源的消耗量越来越大,特别是第二次产业革命以来,能源的消耗量成几何倍数增长,而我们目前所依赖的煤、石油等化石能源日渐紧张,氢能渐渐进入了人们的视线。能源的利用离不开能源的储运,要合理有效地使用氢能,氢的储运是一个必然要解决的问题。化学储氢具有很高的质量密度和体积密度,在众多化学储氢材料中,配位金属氢化物具有相当高的储氢容量和储氢密度,其中配位金属氢化物Mg(AlH4)2具有较高(9.3wt%)的储氢容量和较好的安全性,但放氢温度较高。
本文以Mg(AlH4)2为研究对象,采用机械球磨方法,以MgCl2和NaAlH4为原料制备了Mg(AlH4)2,通过对不同球磨时间的XRD测试表明,在球磨机450r/min的转速下,球料比40:1,在常压氩气气氛下球磨5h反应完全。该体系中分别加入了NaAlH4催化剂、TiB2催化剂、NaAlH4+TiB2双催化剂考察了不同催化剂量对其放氢性能的影响。研究发现加入催化剂该材料中主相依然是Mg(AlH4)2,仅双催化剂体系中有Al相出现。TPD测试结果表明,TiB2催化剂可以有效降低Mg(AlH4)2的第一步放氢温度,并且随着加入量的增加呈现先降低再升高的趋势,当TiB2添加量为3mol%时,材料具有最低的第一步放氢温度,相对于未加催化剂的材料的第一步峰值放氢温度降低约26℃,第二步放氢温度降低约22℃;NaAlH4作为催化剂对Mg(AlH4)2的第一步分解放氢反应即Mg(AlH4)2分解为MgH2、Al和H2具有催化作用,当NaAlH4加入量为10mol%时催化效果最佳,第一步放氢温度降低约26℃;NaAlH4对Mg(AlH4)2的第二步放氢反应即MgH2分解为Mg和H2没有表现出催化效果;NaAlH4与TiB2双催化剂可以大幅提高Mg(AlH4)2的放氢性能。在加入10mol% NaAlH4和3mol% TiB2的条件下,Mg(AlH4)2的初始放氢温度由130℃降低至55℃,第一步放氢峰值温度由162℃降低至101℃。