MgH<,2>新型储氢含能材料的制备及应用研究

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氢是一种储量丰富、清洁无污染的潜在新能源,它以金属氢化物的形式存在时,氢的密度可以非常大,有些金属氢化物的储氢密度与液氢相同甚至超过液氢。而氢从金属氢化物中重新释放出来时,一般要经历扩散、相变、化合等过程,这些过程受热效应与速度的制约,具有稳定,安全,便于储存和使用的特点。因此这些金属氢化物既可做氢的储存介质,也可以成为各种途径的储能性功能材料,应用潜力巨大,目前已成为人们研究的热点。本文采用一种全新的节能、高效技术,研究获得了粒度分布较窄,颗粒均匀的MgH<,2>粉体,并将其应用于MgH<,2>/煤油凝胶体系,初步获得了一种高效的氢-烃类复合胶体燃料,该燃料可应用于多种高技术环境,如火箭推进等。具有较好的应用前景。 本课题以Mg带为原料,采用特殊的机械合金化法制得了厚度约50μm的Mg箔,表面处理后,进行了储氢实验。研究了温度等各参数对Mg箔增重量的影响,重点研究提高合成效率,提高产出率、提高产品的稳定性。确定了最佳的制备工艺条件,并对产品进行了测试分析。结果表明在反应温度600℃,反应压力2MPa,保温时间10h的条件下,可稳定产出储氢容量达到5.7wt%的Mg—MgH<,2>混合物条带。 在此基础上进行了机械球磨法MgH<,2>粉体制备实验,研究了不同的球磨工艺条件对产品的粒度的影响。采用激光粒度分析仪对球磨产品进行分析,结果表明,在氢气氛条件下,磨机转速300rpm、球料比20:1和球磨时间20h条件下,得到的MgH<,2>的粒度大部分在0.1μm左右,且较均匀,粒度尺寸分布范围窄,并且含氢量还可以提高。 对得到的MgH<,2>粉体开展的应用研究主要集中在以Mg为载体,将H<,2>引入已有的应用广泛的烃类燃料中,以增加该类燃料在工业、军事等行业的应用效能。本文主要分析了MgH<,2>/煤油体系和MgH<,2>/煤油凝胶体系。研究表明,通过对MgH<,2>表面处理,可以将其混掺到煤油中,获得MgH<,2>/煤油凝胶体系,该体系可大幅度提高体积能量密度,当混掺比例达到16%时,体系的实际体积燃烧热可达到-38595.46J/cm<3>,与纯煤油的体积燃烧热相比提高10.3%。
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