镁基储氢材料的研究进展与发展趋势

*教育部博士点基金(20020530012)项目;教育部科技重点(104139)资助项目

张健:男,1980年生,博士生,主要研究方向:镁基储氢材料的设计与计算 周惦武:通讯联系人 E mail:ZDW e_mail@https://www.360docs.net/doc/6316980133.html,

镁基储氢材料的研究进展与发展趋势

*

张 健1,2,周惦武1,3,刘金水2,张楚慧1

(1 湖南大学汽车车身先进设计与制造国家重点实验室,长沙410082;2 湖南大学材料科学

与工程学院,长沙410082;3 湖南大学机械与汽车工程学院,长沙410082)

摘要 对近年来镁基储氢材料的研究开发概况、制备技术以及应用研究等方面进行了系统阐述,分析了影响镁基储氢材料储氢性能的主要因素,总结了采用机械合金化法、储氢合金组元部分替代、添加催化剂制成复合材料及表面改性等方法可以有效改善储氢性能,并对镁基储氢材料研究中存在的问题以及今后的发展方向进行了探讨与展望。

关键词 镁基储氢材料 储氢性能 机械合金化 复合材料 催化剂中图分类号:T G139.7 文献标识码:A

Research Advancement and Development Trend of Mg based

Hydogen Storage Material

ZH ANG Jian 1,2,ZH OU Dianw u 1,3,LIU Jinshui 2,ZHANG Chuhui 1

(1 State K ey L abo rato ry of A dv anced Design and M anufact ur ing fo r V ehicle Body,H unan U niver sity ,Chang sha 410082;

2 Schoo l of M ateria ls Science and Engineer ing ,H unan U niver sity ,Chang sha 410082;

3 Scho ol of M achine and A uto mobile Eng ineer ing,Hunan U niversit y,Changsha 410082)

Abstract T he r esea rch histo ry ,preparat ion technolog ies and applications of M g based hy dr og en sto rag e ma

ter ials in t he r ecent years are ex patiated systematically ,and the factor s affecting hydro gen sto rage pro per ties o f M g based hy dr og en sto rag e materials are analyzed.I t is summarized that ado pting mechanical alloy ing method,pa rtially substituting co nstit uents of hy dr og en storag e a lloys,adding catalysts and surface modification ar e mo re effective ap pr oaches to improv ing hydrog enation pr operties.In addition,the pivo tal pro blems in these researches are discussed and the development tr end in the fut ur e is pr oposed.

Key words M g based hy dr og en stor age material,hydro gen st orag e pr operties,mechanical alloy ing,com po s

ite materia ls,catalysts

镁基储氢材料由于具有储氢量大、原料丰富、价格低廉及重量轻等优点,有着非常广阔的应用前景,尤其作为M H N i 电池的负极候选材料,可用于生产高容量的电池,极有可能成为商业化L aNi 5的取代者,是一种最具发展前途的储氢材料。然而,较高的解氢温度以及相对较慢的吸放氢动力学使其实际应用受到限制。为了克服这些缺点,长期以来人们做了大量的改性研究,综合考虑影响镁基储氢材料储氢性能的因素,在新制备技术和改性方法的基础上,研究开发出了一系列具有优异吸放氢性能的镁基储氢材料。本文简单介绍了近年来镁基储氢材料的研究开发及应用状况,并对其存在的问题和发展方向进行了探讨。

1 镁基储氢材料的历史研究概况

镁基储氢材料的研究最早是由美国Bro okhaven 国家实验室的Reilly 等[1]首先以镁和镍以熔炼的方法制成了M g 2N i 合金。该合金在2M P a 、300 下能与氢反应生成M g 2N iH 4,分解压为0.101M P a 时的温度为253 ,解氢温度比纯镁明显降低,而且镍的加入对镁氢化物的形成起催化作用,加快了氢化反应速度。此后,人们就开始了大规模镁基储氢材料的研究。1987年Ivanov 等[2]利用机械合金化的方法成功制备了M g 2N i 合金,

从而促进了镁基储氢材料的迅速发展。利用机械合金化法可以制备出纳米晶、准晶及非晶等结构的合金,为氢在材料表面的吸附和扩散提供了更多的新鲜表面和通道,降低了吸放氢反应的活化能,极大地改善了镁基储氢材料的吸放氢性能。后来在M g 2N i 合金中添加了第三种元素M ,部分取代M g 或Ni,发现第三组元的添加可以降低氢化物的生成焓、改善储氢性能、降低放氢温度,由此开发出了一系列性能优异的多元镁基储氢合金。

除M g N i 合金体系外,人们对不含有镍的镁基储氢材料也进行了大量的研究,研究范围几乎涉及到全部的金属元素和少量的非金属元素,比较有代表性的有M g A l 系和M g La 系。近几年来,随着机械合金化手段的日益成熟,人们把工作重点放在了镁基储氢复合材料的研究上。此类材料的特点是将某一种单质或化合物复合在镁颗粒表面,起到吸放氢催化剂的作用,加快吸放氢的速度,降低其放氢温度。到目前为止,已经研究过的储氢材料超过了1000多种。

2 镁基储氢材料的改性研究

对于重量轻、吸氢量大、价格低廉的镁基储氢材料,较高的解氢温度和相对较慢的吸放氢动力学性能一直是影响其广泛应

用的重要因素;而且镁及其合金的性质比较活泼,吸放氢过程中,表面易形成致密的氧化膜(M gO),阻止了M g的进一步吸氢,严重影响了其吸放氢性能及循环稳定性;作为储氢电极,在水溶液中易被氧化成M g(O H)2,具有较差的抗腐蚀性能,对其电化学性能也造成严重的影响。为了克服这些缺点,人们进行了大量的改性研究。

2.1 机械合金化改性

诸多实验表明,机械合金化法是制备镁基储氢材料最为重要的方法,利用该方法可以制备出性能优异的纳米晶镁基储氢材料。纳米晶材料具有优异的低温吸放氢性质和较好的动力学性能的原因,主要在于该类材料具有较多的缺陷和晶界。纳米材料的表面或界面往往具有晶格严重畸变的非晶态结构,这种结构为氢的扩散提供了更多的通道,使氢原子很容易透过,因此使扩散变得容易;另外纳米材料比表面积较大,加之氢原子容易扩散,故金属氢化物的成核区域不只局限在材料的表面;再有纳米颗粒体积小,氢向颗粒中心扩散所经的距离减小,扩散时,阻碍扩散的金属氢化物层较薄。

A.Zaluska等[3]采用单质镁在氢气气氛下球磨,结果发现,粒径30nm的镁粉在1M Pa、300 时20min内的储氢量即达4.0%。这种纳米晶镁甚至不经活化,在第1次吸氢时就展示出相当好的吸氢能力。

Schulz等[4]发现通过球磨镁的氢化物可以大大改善纯镁的吸氢性质,比表面积增加10倍,并且由机械变形过程引起的结构缺陷降低了脱氢的活化能。球磨后,材料在573K时400s吸氢量就可达到7%;在623K下,600s就可脱去同样质量的氢。

Zaluski等[5]利用机械合金化法制备的M g Ni2合金,其储氢量在第1次吸放氢循环后即可达到3.4%左右,且吸放氢速度比传统方法制品快4倍左右,其吸放氢过程在473K即可完成,机械合金化过程增加了合金的表面积及晶格缺陷,从而使其吸放氢动力学行为得到改善。

2.2 组元替代改性

组元替代(元素取代)法一般是以主族或过渡金属元素部分取代M g(如A l、T i、Zr等),而且取代成分往往不如M g易于氢化;以其它过渡金属元素取代N i(如V、F e、Cr等),选择易于稳定原化合物的成分。通过元素取代可以在保持原有较高吸氢量的基础上,降低其吸放氢温度。加入其它元素可起到催化的作用,还可以调节吸放氢时的平台压力,解氢平台压越低,反映出镁氢化物的负合金形成热越小,体系解氢能力就越强[6]。

Yuan等[7]采用机械合金化法制备了M g2N i、M g1.5A l0.5N i 和M g1.5Al0.3V0.2N i合金,结果发现,用Al和V部分取代M g 后,材料具有很高的放氢能力,而且在298K时具有良好的活化特性,A l的加入对提高材料的循环寿命也起到了非常重要的作用。

王秀丽等[8]研究了纳米晶M g2Ni1-x Cr x(x=0,0.1,0.2, 0.3)的储氢性能,发现Cr部分取代N i后,合金的最大吸放氢量明显提高,纳米M g2N i0.8Cr0.2合金的气态储氢量和吸氢动力学性能较好,第1次放氢量就达到3.0%,并且循环稳定性良好,纳米M g2N i0.7Cr0.3合金的放氢量在不经过活化的条件下便达到最大值。

Sang等[9]通过机械合金化法制备了纳米晶和非晶M g2N i 合金,并以Zr部分取代M g,制备了M g Zr N i合金。结果表明,纳米晶M g2N i比多晶M g2Ni在室温下具有更高的放氢能力,随着球磨时间的延长,放氢能力增强,球磨120h和160h的放氢容量分别为180mA h/g和370mAh/g。而球磨160h的M g Z r N i非晶合金的放氢量则为530mAh/g。

2.3 添加剂改性

通过在纯M g、M gH2或镁基储氢合金中加入一些添加剂,如金属元素、过渡族金属氧化物或氯化物、金属间化合物以及一些非金属元素等,借助机械合金化手段合成了镁基复合储氢材料,发现这些单质或化合物镶嵌在镁基颗粒表面,可起到破坏镁基金属表面氧化层的作用,使镁尽快活化,加快吸放氢速度;同时由于添加对氢气有强烈吸附作用的合金,导致氢原子间的结合力减弱,有利于氢分子离解,吸放氢速度加快,表现出催化作用。

(1)金属单质

氢气分子在金属镁表面离解并不容易发生,添加有催化作用的金属(如P d、N i、F e、V、T i、M n等)可以有效地催化氢的化学吸附,促使氢分子解离。金属元素与镁之间的界面就是金属氢化物反应的成核位置:它吸附氢分子并将其变为氢原子,然后将氢原子!输运?到镁基体内,形成金属氢化物,反之亦然。由于这些金属元素尤其是3d过渡族金属的存在,氢化反应的成核势垒减小,金属氢化物反应的步骤已经不再是镁单独氢化时的成核与长大,而是金属氢化物相边界的移动。

L iang等[10]通过机械合金化制备的M gH2 V复合材料,通过强烈地机械球磨,生成了 M g H2+ M g H2+V H0.81的纳米复合物,在423K和1.0M Pa氢压下,100s吸氢量达5.5%,在523K时,900s内放氢量达5.3%,具有很好的吸放氢动力学特性。

G ennar i等[11]发现向镁中添加G e可明显改善材料的储氢性能。G e的添加使M g H2的放氢温度减少50~150 ,其催化作用归因于Ge为氢提供了从体内向表面迁移的特殊位置,从而有利于氢分子的形成,也可以理解为G e为氢的扩散提供了更多的通道,使氢在体内迁移更加容易。

Zho u等[12]利用高能球磨法制备的2M g F e纳米晶复合材料,可以在不超过300 下解氢,与通常情况下纯镁的工作温度(>623K)相比,降低幅度为50K,并且具有较快的解氢速率~0.0384w t%/ ,认为体系解氢能力增强的主要原因在于少量、稳定存在的M g2FeH6起到的催化剂作用。

(2)氧化物及氯化物

已有研究表明,当镁的表面有一薄层氧存在时,可以提高金属氢化物的速率[13]。这是因为当氧化物加入到镁基储氢材料中,使镁基材料表面对氢分子的吸附能力显著增加,有助于氢分子分解成氢原子,加速其吸氢速度,这种催化作用是双向的,因此也有利于其放氢,从而提高了其吸放氢性能。

O eler ich等[14]用高能球磨法制备了纳米晶M gH2/M e x O y 和M g2N iH4/M e x O y粉末,M e x O y为过渡族金属氧化物(T iO2、V2O5、Cr2O3、M n2O3、Fe3O4、CuO等),发现一些氧化物可以明显改善镁基储氢材料的吸放氢能力,Cr2O3可以产生最快的吸氢速度,而V2O5和F e2O3使脱氢速度最快。在这些氧化物作用下,含镁材料在1min内、573K、0.184M P a氢压条件下吸氢3.5%以上,CuO可达5.5%;真空、573K时,5min内均可放氢完毕。他们认为,金属氧化物的优异催化性能可能与金属原子

能够提供不同的电子状态有关,认为具有可变化合价的过渡族金属的催化作用很明显,而只表现为一种化合价的金属却未表现出催化作用。

Wang等[15]利用球磨法制备了添加M nO2的M g N i M nO2合金,M nO2的添加使该合金具有很快的吸放氢速度。该合金球磨82h后,在473K、2.0M Pa氢压下50s内吸氢量即达6.2%,而在310 、0.1M P a时400s内即可将所存储的6.2%的氢完全放出。M nO2对氢具有很高的化学吸附作用,甚至在较低的温度下也可将H2分子直接分解成H原子,促使H原子向合金内部扩散,同时它在催化化学中还是还原反应的还原剂,具有双重的催化作用,因此明显改善了该合金的吸放氢动力学。

Yu等[16]也曾在M g N i Cu粉末中添加过渡族金属氯化物制成M g 3N i 2Cu 1Cr Cl3,同样获得了吸放氢性能良好的镁基储氢材料。该材料在200 的储氢量为5.5%,250 储氢量为6.2%,吸氢过程均在60s内完成,在320 、15min内放氢量超过5.3%。

(3)金属间化合物

金属间化合物作为催化剂比较典型的有L aN i5、FeT i、M g2N i等。镁与这些材料经机械球磨复合而成的储氢材料具有吸氢容量大、放氢温度低的优异吸放氢性能。

如Zaluska等[17]利用球磨法制得的M g与M g2N i合成的复合材料,虽然只有镁和镍,但它却表现出优异的吸放氢性能,是单纯的镁镍合金所无法比拟的。这种复合材料的放氢性能良好,在220 、60min其放氢量达5.1%;240 、10min放氢量达4.85%;280 、6min内放氢量就高达5.5%。其吸氢过程也很快,一般在5min内完成。

Liang等[18]用机械磨练法制备了M g 50%(质量分数)L a N i5复合材料,发现该材料在低温时具有优异的吸氢动力学。在30 时、1.5M Pa氢压下储氢量在500s内达到2.5%,在250 ~300 时其最大储氢量可达4.1%,经研究发现,快的吸氢速度是由于大量的相边界和多孔的表面结构引起的。

M andal等[19]成功地合成了具有高容量和适合应用的新储氢材料,研究了不同x值(x=10、20、30、40、50)时新复合材料M g x%(质量分数)FeT i(M n)的氢化行为。当x=40时,M g x%(质量分数)FeT i(M n)材料在1个氢大气压(约33kg cm2)下被活化,并在室温下氢化的最佳储氢容量为3.5%。这一高储氢容量几乎为F eT i(M n)的2倍,可能是由于FeT i M g 复合物的存在,氢分子离开F eT i表面并经过F eT i扩散到M g 母体中。

Wang等[20]利用球磨法制备了M g ZrF e1.4Cr0.6复合材料,发现在Zr Fe1.4Cr0.6的催化作用下镁可以直接氢化为纳米M gH2和 M g H2。其吸氢量随着球磨时间的延长最后达到3.5%,并具有优异的吸放氢动力学性能。催化剂Z rF e1.4Cr0.6覆盖在镁基体表面,再加上松散的镁基体以及球磨过程中引入的应力及基体缺陷,从而改善了其吸放氢过程的动力学性能。

(4)非金属

对非金属作为添加剂研究得比较多的是C和Si,其中C研究得更多些。

Imamur a等[21]采用球磨法以四氢呋喃、环乙二烯、环乙稀、环乙烷、苯等有机物为添加剂制备了镁和石墨的复合材料。研究表明,球磨镁使其产生大量的新鲜表面,提高了其吸氢动力学;石墨作为一种催化剂,起到改性的作用,提高了镁的氢化性能;有机添加剂的加入提高了镁金属颗粒的分散度,影响了该复合材料的物理化学性能,从而提高了其吸放氢性能。镁/石墨纳米复合物的形成不仅降低了M g H2的解离温度,而且还促成了氢吸收位的形成。该复合材料在453K、66.7kPa下表现出很高的活性,而且在吸放氢循环过程中也表现出了极好的可逆性。

于振兴等[22]利用机械合金化的方法,以氢气作为保护气氛(0.5M P a),通过添加碳纳米管,制备出含有碳纳米管的镁基储氢材料M g 3N i 2M nO2 0.25CN T s。由于碳纳米管具有独特的晶格排列结构,其储氢能力远高于传统的储氢材料,将镁或镁基纳米储氢材料与碳纳米管进行复合是提高其性能的新途径。该材料具有优异的储氢性能,储氢容量达到7.0%;动力学性能也得到提高,吸氢过程基本在100s以内完成,在0.1M P a下放氢过程可在600s完成,放氢平台温度在553K左右。通过添加碳纳米管,镁基储氢材料在球磨过程中可以提高其球磨效率,使颗粒更加细化均匀,传质与传热性能得到改善。

2.4 表面改性

镁基储氢材料以其理论容量大(999mA h/g)、价格低廉和资源丰富等优点,极有可能成为Ni/M H电池L aN i5的取代者,但其循环稳定性较差,一般在数次充放电循环后,容量就衰退到初始值的1/2,这主要是因为在循环过程中,合金表面被氧化成M g(OH)2所致。近年来人们对镁基储氢材料的表面处理做了大量的研究,在不改变镁基储氢材料整体性质的条件下,改变其表面状态,延缓M g(O H)2层的形成,并在表面保持较多的活化点,以利于表面电荷交换和氢的活化电离与扩散。目前,对镁系储氢材料表面处理研究较多的有化学镀法和氟化处理法。

(1)化学镀

储氢材料表面化学镀处理是在材料表面化学镀一层金属膜,使其成为一种微膜合金颗粒。主要有以下3个作用:#作为阻挡层,防止合金粉化和氧化;?作为微电流的集流体,促进合金表面的电化学反应,并改善电极的导电和导热性;%改善电性能,如提高放电电压、改善大电流的放电特性等。化学镀最常用的是化学镀铜、镍和钯,镀量一般控制在5%~20%之间。

汪根时等[23]在国内率先研究了镁合金粉的化学镀N i P工艺,成功地在合金粉表面镀上了一层半光亮的镍,合金粉的平均增重在10%~15%之间。他们发现处理过的合金粉制成的电极,其抗腐蚀性能大为提高,循环寿命和放电量也有一定程度的延长和增加。

L uo等[24]用化学镀法对M g1.9Y0.1N i0.9A l0.1合金粉末表面进行Ni P、Ni Pd P、Ni B的微包覆,发现经过镀覆后,合金的放电容量得到不同程度的提高。其中,N i Pd P沉积包覆合金在室温及放电电流为5mA/g时,放电容量高达235mA h/g,倍率放电性能C50mA/C5mA/g由未包覆合金的37%提高到87%。包覆层对提高合金循环稳定性也起到了显著的作用,N i P包覆合金容量衰退最慢,50次循环后放电容量由205mA h/g降为180mAh/g,容量衰退率仅为12%,而未包覆的合金衰退率为88%。分析认为,包覆的镍以颗粒状覆盖于合金粉体表面,增加了合金的比表面积,改善了电极与氢反应的电催化活性,同时也减缓了合金的氧化腐蚀。

(2)氟化处理

氟化处理就是用氢氟酸或含氟的溶液处理储氢材料,使材

料表面的氧化物逐渐溶解,在表面形成一层富N i层,使电极具有较高的电催化活性。氟化处理后的储氢合金具有以下特点: #吸氢速度加快;?抗毒性增加;%氟化处理后的镁系合金经反复吸氢放氢操作也不发生微粉化现象;&氟化表面对气体具有选择性透过的性能;?具有良好的反应活性,能改善电池性能。

Suda等[25]对M g及其合金进行氟化处理,结果表明,经氟表面处理后,提高了合金的氢化性能,且在比较温和的条件下合金表现出良好的吸氢性能,进一步的研究表明,合金氟化处理后,在40 下就可吸氢。他们通过用盐酸对M g合金表面进行处理后发现,该方法处理后的合金在同样的温度下吸氢量比经氟处理的合金吸氢量少。

Liu等[26]研究了氟化处理对M g2N i合金的电化学性能的影响。结果表明,在室温和5mA/g的放电条件下,M g2Ni合金经氟化处理后,放电容量由未处理时的70m Ah/g下降为35mAh/g。这是因为氟化处理虽然可以改善储氢合金电极的稳定性,但是却由于形成表面氟化物减少了电极电导率,从而降低了放电容量。

上述处理方法中,化学镀虽然能较好地防止合金粉化和氧化,改善电极的性能,但是工艺复杂,成本较高,难以实现产业化。而氟化处理可快速简便地对M g系合金进行表面处理,将是今后M g基储氢合金研究的重点和方向。

3 镁基储氢材料的应用现状

镁基储氢材料应用较广泛,不仅可以用于燃料电池中燃料氢、燃氢汽车中氢的存储,还可以用作N i M H电池的负极材料;由于镁基储氢材料在吸放氢过程中具有很大的热效应,吸氢时为放热反应,放氢时为吸热反应,因此可以利用这个特点用于空调的制冷和热泵的蓄热;由于氢气中的杂质如CO2、CO、CH2等不易进入储氢材料,或容易从储氢材料中排出,因此可以获得纯度99.9999%的超纯氢而用于电子工业及航空航天领域;另外,储氢材料还可作为化学合成中加氢、脱氢反应的催化剂等。

目前对镁基储氢材料应用的研究主要集中在以下两方面。

(1)燃氢汽车上的储氢器的应用

日本已研制出一种装有3.5kg的M g 10%N i镁基储氢材料的储氢器,其容积为10L,总质量为14.3kg,储氢量达2.9m3,其储氢密度为一般氢气瓶的2倍。这种储氢器在运输和使用时非常方便。

为了克服镁基储氢材料放氢温度相对较高的缺点,人们采用多种储氢材料联合应用的方案研制出车用储氢器燃料箱。目前,使用储氢材料的燃氢汽车大多使用T iF e、M g2N i燃料箱。德国奔驰公司曾采用T iFe M g2N i两种储氢合金联合应用的方案开发出燃氢汽车,由于T iF e放氢温度较低,属低温工作型,而M g2N i放氢温度较高,属高温工作型,在汽车启动时利用低温型的T iFe供氢,此后,借助汽车尾气的余热促使M g2Ni供氢,从而维持汽车的连续运行。另外一种方法比较直接,是在装有M g2N i储氢材料的燃料箱内留有少量的氢气,放氢时点燃氢气,用其燃烧后产生的热量促使M g2N i供氢以维持汽车运行。

(2)Ni MH电池的负极候选材料

N i M H电池技术发展已相当成熟,以L aN i5作为阴极材料的高容量N i M H电池已进入大规模产业化阶段,但其成本较高。由于M g2N i的理论电化学容量为999mA h/g,远高于LaN i5的理论电化学容量(370mA h/g),再加上其具有低廉的价格,因此是最有希望成为取代LaN i5的候选负极材料。通过研究发现,利用机械合金化制备的非晶镁镍合金在室温下具有较好的电化学性能,但其电化学容量及循环寿命都低于已商业化的L aN i5,主要原因在于M g2N i合金表面在碱性电解液中容易被氧化成M g(OH)2,形成一层氧化层,阻止了电解液与合金氢的交换、转移,因此还需要进一步的改性研究。

4 镁基储氢材料研究的发展趋势

镁基储氢材料由于兼具价格低廉、高的质量百分比容量以及添加催化剂的优异储氢特性,其基础及应用研究前景十分广阔,但由于其具有较高的解氢温度、较差的吸放氢动力学和电化学性能,因此有许多问题还需进一步深入研究。综上所述,可归纳为以下几点:

(1)元素取代。如前文所述,元素取代是研制镁基储氢合金一种常用的方法,组元部分替代可以提高储氢材料的吸放氢等温线平台压,改善吸放氢性能,也可以改善镁基电极材料的电化学性能。

(2)加强镁基复合储氢材料的研究。由于在镁基复合储氢材料中,与镁基材料复合的单质、化合物和金属间化合物,以及碳纳米管或纳米纤维等在实际的吸放氢过程中起到了催化剂的作用,显著改善了其反应动力学性能,在保留了原有储氢量的情况下,降低了M g与H2反应的活化能。

(3)表面处理。如前所述,氟化处理可以改善镁基储氢合金的表面特性,使处理过的合金在比较温和的条件下表现出良好的吸氢性能,而且经氟化处理的储氢电极呈现出较好的循环稳定性。合金表面包覆也是改善镁基储氢电极电化学性能的有效手段。

(4)加强新合成方法的研究。制备方法的不同对镁基储氢材料的吸放氢性能产生很大的影响,因此新的制备方法也是以后研究的一个重点。

(5)提高储氢材料的传质、传热性。储氢材料的传质、传热性是影响其吸放氢动力学性能的一大因素,储氢材料在循环使用过程中易粉化,微粉层沉积在反应床上将导致导热系数变差。

(6)材料设计与计算。目前镁基储氢材料的设计方法除了在经验规律基础上进行归纳外,另外一个重要的方面就是材料的计算机设计与计算,主要方法包括分子动力学、相场模拟、半经验电子理论、原子嵌入法和第一原理计算法等。随着量子化学、凝聚态物理等基础学科的深入发展以及计算机能力的不断提高,理论和计算在镁基储氢材料研制过程中的作用将会越来越重要。

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(责任编辑 张 敏)

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(责任编辑 林 芳)