论文部分内容阅读
Li-Mg-N-H体系具有储氢容量高、放氢温度适中及循环可逆性好等优点,是最有希望成为氢能源实用化的载体材料之一。但该体系的吸放氢动力学性能仍有待改善,且吸放氢机理仍不明确。本论文利用2LiNH2-MgH2体系及LiNH2-LiH体系放氢产物间的协同促进作用,以LiNH2、LiH及MgH2为起始原料,采用高能球磨法制备了Li-Mg-N-H体系材料,并对其吸放氢性能进行了研究。
放氢测试结果显示,随着LiNH2-LiH比例的增加,产物中的LiH含量增加,最大放氢峰温度降低;但当LiNH2-LiH体系与2LiNH2-MgH2体系的摩尔比大于2∶1时,LiH的含量基本不变,最大放氢峰温度在235℃左右,最大放氢量约为5.9 wt.%。因此,以摩尔比为2∶1的LiNH2-LiH体系与2LiNH2-MgH2体系的混合物,即4LiNH2-2LiH-MgH2样品为研究对象,进一步研究了Li-Mg-N-H体系的放氢性能。
XRD及FTIR测试结果表明,球磨10h的4LiNH2-2LiH-MgH2样品仍由LiNH2、LiH及MgH2三相组成,放氢过程的活化能为71.3 kJ/mol。放氢动力学结果表明,该样品在200℃、220℃、235℃及250℃下的首周放氢量分别为4.3wt.%、5.0 wt.%、5.2 wt.%及5.3wt.%;最大放氢速率分别为0.07 wt.%/min、0.15 wt.%/min、0.18 wt.%/min及0.23 wt.%/min。放氢循环测试结果表明,220℃时的循环性能最佳,首周放氢量为5.0 wt.%,第10周为4.6 wt.%,第20周仍可保持在4.2 wt.%,为首周放氢量的84%。
在线GC测试未发现有NH3放出。不同状态下的XRD和FTIR结果表明,有Li2O、MgO相以及部分未吸氢完全的放氢产物相存在,在一定程度上影响了样品的放氢循环可逆性。SEM结果表明,样品在250℃及235℃时,首周烧结团聚较严重,放氢量衰减较多;在220℃时,经首周循环后仅稍有团聚,放氢量衰减较少,之后的循环过程中形貌基本不变,保持了良好的循环可逆性。