MG-Li合金制備與儲(chǔ)氫性能的研究.pdf

1、Mg與Li均是輕質(zhì)高能量密度的儲(chǔ)氫材料，它們的氫化物均較為穩(wěn)定。本文首先探索了Mg-Li二元儲(chǔ)氫合金的制備工藝，繼而實(shí)驗(yàn)探索了Li含量不同對(duì)Mg-Li儲(chǔ)氫性能的影響，最后探索了Al的添加對(duì)Li3Mg17合金儲(chǔ)氫性能的改性。
　　1、利用燒結(jié)及球磨方法制備了Mg-Li二元合金，研究了不同熱處理方法以及不同球磨時(shí)間對(duì)Mg-Li合金相結(jié)構(gòu)與儲(chǔ)氫性能的影響。制備方法為:燒結(jié)+隨爐冷卻+球磨（1＃）、燒結(jié)+液氮淬火+球磨（2＃)、直接球磨（

2、3＃）。經(jīng)對(duì)合金樣品的XRD分析表明:粉末燒結(jié)法具有反應(yīng)迅速、合金化程度高的優(yōu)點(diǎn)，機(jī)械合金化法制備過(guò)程相對(duì)較慢，且球磨時(shí)間越長(zhǎng)，合金化程度越高。三種樣品的主相均為L(zhǎng)i3Mg7。經(jīng)過(guò)吸放氫循環(huán)之后，樣品的Li3Mg7相均消失，生成的LiH固溶進(jìn)Mg/MgH2晶格中。經(jīng)對(duì)比，發(fā)現(xiàn)3＃的儲(chǔ)氫量最高和儲(chǔ)氫性能最好，這可能是由于1＃、2＃樣品制備過(guò)程中的氧化。結(jié)果表明不同熱處理方法對(duì)樣品的性能造成的影響不大。
　　2、通過(guò)改變Mg-Li配比

3、，采用機(jī)械球磨的辦法制備了Mg-Xat.％Li(X=10，25，40)二元合金。XRD測(cè)試發(fā)現(xiàn)經(jīng)過(guò)20小時(shí)的球磨之后產(chǎn)物的合金相分別為L(zhǎng)i3Mg17、Li3Mg17、Li3Mg7。PCI曲線測(cè)試顯示其可逆儲(chǔ)氫容量分別為6.30 wt.％，5.88 wt.％和5.29 wt.％。通過(guò)Kissinger方程計(jì)算三種樣品的放氫激活分別為162.1 kJ·mol-1、155.4 kJ·mol-1、132.7 kJ·mol-1。表明Li的添加有助

4、于降低了放氫反應(yīng)的激活能，但降低了體系的總儲(chǔ)氫量。
　　3、研究了Al的添加對(duì)于Mg-Li合金儲(chǔ)氫性能的影響，采用振動(dòng)球磨的方法制備了Li3Mg17AlX(X=0，1，5，12)儲(chǔ)氫合金。XRD測(cè)試發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過(guò)了5小時(shí)的高能振動(dòng)球磨，樣品均即可合金化。其中鋁含量最高的4＃樣品主相為L(zhǎng)i3Mg17、LiAl和Al，經(jīng)多次活化后轉(zhuǎn)變?yōu)镸g17Al12。SEM測(cè)試發(fā)現(xiàn)樣品的顆粒度隨Al含量的增加而降低，且顆粒表面平整度下降，這有助于改善材

5、料的動(dòng)力學(xué)。PCI曲線測(cè)試表明四種樣品的可逆儲(chǔ)氫量分別為6.82wt.％、6.31 wt.％、4.54 wt.％、3.12 wt.％。且隨著Al含量的增多，樣品的吸放氫平臺(tái)壓逐漸上升，放氫曲線的滯后現(xiàn)象明顯得到改善。根據(jù)Van't Hoff方程計(jì)算發(fā)現(xiàn)隨著Al含量的增多樣品的放氫反應(yīng)焓降低，Li3Mg17Al12樣品的性能最好，放氫反應(yīng)焓為87.7 kJ·mol-1，低于其他樣品。吸放氫動(dòng)力學(xué)測(cè)試發(fā)現(xiàn)Al含量的添加有助于材料的吸放氫動(dòng)力