充氫球磨制備納米氫化態(tài)鎂基復(fù)合粉體及水解制氫性能研究.pdf

1、本文首先對(duì)球磨過(guò)程的溫升進(jìn)行了理論推導(dǎo)，獲得了進(jìn)行球磨制備試樣的基本參數(shù)范圍，而后利用充氫球磨工藝球磨了 Mg-3Ni-2MnO2復(fù)合材料、Mg-10wt.％ Al、AZ91鎂合金粉末材料，利用XRD和SEM對(duì)制備試樣進(jìn)行了表征，并利用自制的裝置對(duì)其水解制氫動(dòng)力學(xué)性能進(jìn)行了測(cè)試，系統(tǒng)分析了影響試樣水解制氫動(dòng)力學(xué)性能的基本因素，并對(duì)水解機(jī)理進(jìn)行了探索，獲得了各試樣水解制氫的優(yōu)化條件，并利用形核長(zhǎng)大理論建立氫化態(tài)試樣水解制氫動(dòng)力學(xué)數(shù)學(xué)模型并

2、進(jìn)行了數(shù)值模擬。
　　研究結(jié)果表明：在推導(dǎo)的球磨工藝參數(shù)范圍內(nèi)，利用充氫球磨工藝能夠制備充分氫化的氫化態(tài) Mg-3Ni-2MnO2復(fù)合材料及氫化態(tài) AZ91鎂合金粉末材料，而 Mg-10wt.% Al球磨時(shí)由于非氫化相的出現(xiàn)導(dǎo)致其不能充分氫化，摻雜納米鎳制備的氫化態(tài)試樣具有更小的晶粒和顆粒尺寸，顆粒尺寸在0.1～5μm，計(jì)算晶粒尺寸在1～40nm。
　　制備試樣在室溫水解時(shí)由于產(chǎn)物氫氧化鎂膜附著在未反應(yīng)部分的表面阻止反應(yīng)進(jìn)一

3、步進(jìn)行，水解率不高；摻雜納米鎳制備的試樣水解效果優(yōu)于添加普通鎳的試樣。溫度升高，有助于制備試樣水解。低溫區(qū)時(shí)摻雜納米鎳試樣在海水當(dāng)中的水解動(dòng)力學(xué)性能優(yōu)于二次去離子水中的水解，而高溫區(qū)時(shí)，其表現(xiàn)的水解動(dòng)力學(xué)性能則恰恰相反。分析認(rèn)為存在一個(gè)臨界溫度，臨界溫度以下，氯離子存在會(huì)在氫氧化鎂膜的表面發(fā)生特性吸附，達(dá)到一定濃度形成可溶解的MgCl42-絡(luò)合物，使部分氫氧化鎂膜變得疏松多孔，進(jìn)而對(duì)水解率和水解速度有利；臨界溫度以上水解時(shí)，由于溫度高對(duì)

4、氫氧化鎂膜的水熱改性作用，使得氫氧化鎂膜疏松多孔甚至溶解再結(jié)晶，極大的保證了反應(yīng)進(jìn)程和速度，說(shuō)明此時(shí)水的雜質(zhì)含量越低越有利于水解動(dòng)力學(xué)性能的提高。添加納米鎳試樣在二次去離子水中343K水解，在20min內(nèi)放氫量達(dá)到157mL。去除氫氧化鎂膜也是保證和促進(jìn)氫化態(tài)試樣水解動(dòng)力學(xué)性能提高的重要方法，HEDP、有機(jī)磷酸、抗壞血酸（維生素 C）及相關(guān)鹽類物質(zhì)的使用，都取得了令人滿意的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
　　充氫球磨 Mg-10wt.％Al復(fù)合粉體的

5、實(shí)驗(yàn)表征表明，球磨過(guò)程氫化不完全，生成了不利于水解的金屬間化合物及其它相，對(duì)其水解動(dòng)力學(xué)性能的測(cè)試表明結(jié)果很不理想，因此球磨過(guò)程中控制 Mg-10wt.％Al的新相組成及氫化進(jìn)程是實(shí)現(xiàn)該種材料水解應(yīng)用的前提。氫化態(tài) AZ91鎂合金粉末的水解動(dòng)力學(xué)性能表明，在343K時(shí)表現(xiàn)出優(yōu)異的動(dòng)力學(xué)性能，20min內(nèi)放氫量達(dá)到159.5mL，說(shuō)明 Al-H鍵的存在對(duì)水解率有貢獻(xiàn)；二次去離子中的水解動(dòng)力學(xué)性能要優(yōu)于在海水中的水解。
　　利用形核長(zhǎng)