镁基复合储氢材料的机械合金化制备及其性能研究.pdf

摘要

摘要

本研究是国家“973课题一高储量金属氢化物材料储放氢研究”的一部分，围
绕着改善镁基储氢材料的氢化动力学性能和降低其工作温度展开以下工作:
采用3.OMPa氢气气氛下的机械合金化工艺，对Mg-LaNi2,Mg-LaNi5,Mg-
LaNi3-Cu和Mg-Ni-Y四种材料体系进行制备，合成出一系列不同组分的镁基复合储
氢材料。运用X-ray,SEM作为主要研究手段，对氢化球磨诱发固态反应产物分析
表明:Mg-LaNi2,Mg-LaNi5体系氢化球磨60h的物相为MgH2,Mg2NiH4,
La4Hi29:Mg-LaNi3-Cu体系球磨60h的物相为MgH2,Mg2NiH4,La4H12.9
MgCu2:Mg-Ni-Y体系球磨60h的物相为MgH2,Mg2NiH4,Mg2NiHo.29,Ya
机械合金化制备出的镁基复合储氢材料活性高，吸氢动力学性能优异，其中
Mg-LaNi2体系氢化球磨产物在3.OMPa氢气压力和473K--553K之间，可以在Imin
之内完成饱和吸氢量的80%以上，在553K的吸氢量达到5.419mass%，但吸放氢平台
压较低;Mg-LaNi5体系球磨产物吸放氢平台宽阔平坦，滞后效应小，该复合物在
5.OMPa氢气压力、室温下15min内吸氢量达到2.37mass%，在5.OMPa氢气压力和
373--553K之间的条件下，可以在Imin之内完成饱和吸氢量的80%以上，在553K
的吸氢量为4.23mass%;Mg-LaNi3-Cu体系氢化球磨产物吸氢动力学性能降低，吸
放氢反应的滞后效应加剧:Mg-Ni-Y体系中Y的添加提高了吸氢动力学性能，在
373K,10min时间内吸氢量达到4.08mass%，随着温度升高，材料吸氢速率增加，
在5.OMPa氢气压力和473-523K之间的条件下，可以在Imin之内完成饱和吸氢量
的80%以上，在5.OMPa氢气压力和523-623K之间的条件下，可以在lmin之内完
成饱和吸氢量的90%以上，该复合材料在623K的吸氢量为5.92mass%，同时滞后
效应小，吸放氢反应的平衡压略有提高。吸氢动力学性能的提高归因于机械合金化
过程中多相纳米晶复合产物的合成，而体系中复合催化相的存在强化了氢原子在氢
化物层中的扩散能力。Mg-LaNi2,Mg-LaNi5,Mg-LaNi3-Cu,Mg-Ni-Y四种体系的
PCT曲线存在两个反应平台，分别对应Mg和Mg2Ni吸氢反应、MgH:和Mg2NiH4
放氢反应。

关键词:机械合金化，镁基复合储氢材料，吸放氢性能
Abstract

ResearchonMechanicalAlloyingandPropertiesofMagnesium-

BasedHydrogenStorageComposites

Abstract

Inthepresentresearch("973"subject:thehydrdinganddehydridingresearchfor
metalhydridematerialswithhighhydrogenstoragecapacity),wepayouratentionon
improvinghydrdingkinetcsandloweringtheworkingtemperatureofMg-basedhydrogen
storagematerials.Therearchworkincludesthefollowingaspects.
TheconstitutionsystemsofMg-LaNi2,Mg-LaNi5,Mg-LaNi3-CuandMg-Ni-Yhave
beenselectedandmilledin3.OMPahydrogenpressuretosynthesizeaseriesofMg-based
hydrogenstoragecompositewithdifferentcomposition.X-raydiffractionandSEMasthe
mainresearchmeanswereappliedtostudytheproductsevolvementcomprehensively
duringthehydridingball-millinginducedsolidreactionprocess.TheoutputsofMg-LaNi2
andMg-LaNi5milledfor60hareMgH2,Mg2NiH4andLa4H,29.TheproductsofMg-
LaNi3-Cumilledfor60hareMgH2,Mg2NiH4,La4H12.9andMgCu2.TheoutputsofMg-Ni-
Ymilledfor60hareMgH2