贮氢材料

(2)
Mg2Ni+H2=Mg2NiH4 (3)
以上３个反应中，反应（２）放出的热量最大，它在体系加热到一
定温度后，在很短时间内以一种热爆方式点燃。在降温过程中，燃烧合
成产物与氢气发生氢化反应生成最终的镁镍合金氢化物。该方法具有节
能、省时、设备简单、化学成分容易控制的优点,且产物无需活化处理。 目前利用该法已成功制备出一系列的镁基储氢材料，Mg2Ni1-XFeX、MgCaNi5、Mg2-XAgXNi。另外，等人还成功地在无镁镍的条件下用氢化燃烧 合成法制备出储氢材料，其反应方程式如下：
随着氢能体系的出现, 氢能的开发利用首先要解决的 是廉价的氢源制取, 其次是由于氢气存在易燃、易爆、 易扩散，以及常温常压下体积比能量低等缺陷需要安全 可靠的储氢技术和输氢方法。从氢的储藏而言, 方法多 种多样, 诸如常压储氢、高压储氢、液氢储氢、金属氢 化物储氢、碳纤维储氢、炭纳米管储氢、玻璃微球储氢、 有液体储氢等。归纳起来有两种, 一种是物理方法, 如 压缩、冷冻、吸附等方式; 另一种是化学方法, 如金属 氢化物储氢等。高压储氢和液氢储氢是比较传统而成熟 的储氢方法, 它们无需任何材料作载体, 只需耐压或绝 热的容器就行, 它们的发展历史较早。而其它几种方法 均是近几十年才发展起来的, 它们都需要利用一定性质 的材料作介质, 如金属氢化物、碳材等。这些氢化物材 料虽然发展较晚, 但由于它们具有优异的吸放氢性能, 并且兼顾其它功能材料, 因而发展迅速, 将来有可能成 为储氢材料的主角, 并在氢能系中起着重要的作用。
采用放电等离子烧结制备镁基储氢材料发现：烧结的镁基储氢材料 随着合金第二相含量的增加，储氢温度明显降低。在573Ｋ时，纯镁的 储氢量几乎为０，但利用等离子烧结的镁基储氢材料储氢量却达到了纯 镁最高储氢量的95%。TEM研究结果表明：放电等离子烧结过程中在烧 结界面处产生了一种纳米级的过渡相，该过渡相很可能是镁基储氢材料 动力学性能得到改善的原因。
贮氢材料
目录
❖ 前言 ❖ 贮氢材料的含义以及分类 ❖ 镁系贮氢材料 ❖ 两种镁系贮氢材料的制备方法以及研究进展 ❖ 参考文献 ❖ 结束语
前言：
在人类发展的历史长河中, 能源[1]一直随着人类的生产活动和 社会活动的发展而发展。从最早的石化能源! 煤炭、石油、天然 气, 到后来的蒸汽能、电能, 乃至近代的太阳能、风能、水利、 潮汐能、地热能、核能等均为人类文明的发展做出了不可估量 的贡献。但是, 石化原料的储量有限, 据有关统计, 现有的石油资 源按现在的开采速度到 2050 年将全部消耗完, 我们将面临着 全 球能源危机 。另外, 石化原料作为能源材料造成全球生态环境 污染日益严重; 温室效应使气候变暖; 风、涝、干旱等灾害频频 发生, 严重影响了人类生存和工、农、林、牧、渔业的发展, 而 且有愈演愈烈的趋势。因此, 引起了世界各国的极大关注, 纷纷 采取切实步骤, 保护环境, 开发新能源。于是, 氢能这一新能源体 系便应运而生。众多学者认为从保护环境、减少污染、充分发 挥能源利用率、解决能源储存和运输等诸多方面考虑, 氢能是最 理想的载能体, 而且是充分利用太阳能时不可缺少的重要环节。
Ti+H2=TiH2
(4)
Ti+Fe=TiFe
(5)
借鉴以上人们的成功经验，研究人员可利用氢化燃烧合成法在无Ni的
情况下制备出Mg-FeTi基储氢材料。
3、放电等离子烧结
放电等离子烧结是新近发展起来的一种新的材料制备方法，它具有
升温速度快、烧结时间短、冷却迅速、外加压力和烧结气氛可控及节能 环保等优点，可广泛用于金属材料、陶瓷材料、复合材料的制备。该方 法通过在粉末间直接通入脉冲电流瞬时产生的等离子、脉冲能、脉冲压 力和焦耳热使粉末表面达到高温进行烧结。
贮氢材料的含义以及分类
贮氢材料：是一种能够储存氢气的材料, 实际上它
必须是能在适当的温度、压力下大量可逆地吸收、 释放氢的材料。
贮氢材料的分类 金属贮氢材料
• 镁基储氢材料 • 稀土系储氢合金 • 钛系储氢材料 • 钒基固溶体型储氢合金
有机液体储氢材料 非金属储氢材料
镁系贮氢材料
镁基储氢材料以吸氢量大、资源丰富、价格低廉、质量轻 和无污染而被认为是最有发展前途的固态储氢材料之一，但是 镁基储氢材料吸放氢速度慢、吸放氢温度高、反应动力学差、 易被氧化等缺点使其实际应用受到限制。为改善镁基储氢合金 的吸放氢性能，国内外学者通过改变镁基合金结构、添加过渡 金属元素、添加复相合金以及添加金属氧化物等措施在一定程 度上改善了镁基材料的吸放氢性能，由此得到了一系列的单质 镁储氢材料、镁基储氢合金和镁基复合储氢材料。在与化合 物复合的镁基储氢材料中，比较典型的有Mg2Ni、MgNi2、 MgNiH4、Mg-La-Ni５、Mg-Mg２Ni、Mg-Fe-Ti。
两种镁系贮氢材料的制备方法以及应 用前景
❖ Mg-FeTi
Mg-FeTi基储氢材料具有吸放氢速率快、高的储氢量、吸放氢 温度低和优越的抗氧化性能等而备受关注。
制备方法：
1、机械合金化
镁基储氢材料的制备采用最多的是机械合金化法。通过机械球磨可得到 晶态、非晶态和准晶态的合金。通过此方法可以显著改善材料的表面特征， 从而改善其吸放氢的活化性能和反应动力学，并且能降低吸放氢温度，提高 储氢量。同时机械合金化法可以使熔点相差较悬殊的元素形成合金，且具有 成本低、成分均匀的优点。
利用机械球磨法制备的Ｍｇ-10ｗｔ％Ｎｉ-５ｗｔ％Ｆｅ-５ｗｔ ％Ｔｉ粉末经两次吸放氢即已活化。经活化处理后的Ｍｇ-10ｗｔ ％Ｎ ｉ-５ｗｔ ％Ｆｅ-５ｗｔ ％Ｔｉ粉末，在５ｍｉｎ内的吸氢量为 ５．３１ｗｔ％，在１ｈ内的吸氢量为５．５１ｗｔ％，在１ｈ内的 放氢量为５．１８ｗｔ％。在ｎ＝１时，Ｍｇ-10ｗｔ％Ｎｉ-５ｗｔ ％Ｆｅ-５ｗｔ％Ｔｉ粉末即表现出很强的动力学性能。
2、氢化燃烧合成
氢化燃烧合成法是在Mg2Ni合金燃烧合成法的基础上发展起来的一种 镁基储氢合金制备新方法。它是将镁镍混合粉末置于高压氢气中，通过
合成—氢化一步法，在低于850Ｋ温度下直接获得氢化镁镍合金，它属于 一种自放热的固相反应。其反应方程式为：
Mg+H2=MgH2
பைடு நூலகம்(1)
2Mg+Ni= Mg2Ni