2LiBH4-Li3AIH6體系的儲(chǔ)氫性能研究.pdf

1、LiBH4具有很高的重量儲(chǔ)氫密度和體積儲(chǔ)氫密度(18.5wt％和121kgH2/m3)，是目前高容量新型儲(chǔ)氫材料的研究熱點(diǎn)。但其存在熱力學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，放氫動(dòng)力學(xué)緩慢，可逆儲(chǔ)氫條件苛刻等缺點(diǎn)。本文在綜述國內(nèi)外有關(guān)LiBH4儲(chǔ)氫材料研究進(jìn)展的基礎(chǔ)上，選取LiBH4基復(fù)合儲(chǔ)氫體系為研究對象，運(yùn)用X射線衍射(XRD)、傅里葉紅外(FTIR)、同步差示掃描量熱法／熱重(DSC/TG)、掃描電鏡(SEM)、溫控放氫(TPD)等測試技術(shù)，首先考察了Li

2、BH4與Al單質(zhì)、Al基配位氫化物(LiAlH4，NaAlH4，Li3AlH6)組成的復(fù)合體系的放氫行為，并著重對放氫性能最佳的2LiBH4-Li3AlH6體系的放氫反應(yīng)機(jī)理以及過渡金屬氟化物(CeF3，NiF2，TiF3)對該體系的催化改性進(jìn)行系統(tǒng)研究。
　　對2LiBH4+M(M=Al，LiAlH4，NaAlH4，Li3AlH6)復(fù)合體系的放氫性能的研究結(jié)果表明:四種復(fù)合體系中只有2LiBH4-Li3AlH6體系能夠?qū)崿F(xiàn)充分放

3、氫，且體系中Li3AlH6和LiBH4的起始放氫溫度降低到190℃和320℃，其放氫動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)性能優(yōu)于其它三種體系。進(jìn)一步研究表明，2LiBH4-Li3AlH6體系的放氫過程分為兩步:第一步為Li3AlH6分解為LiH、Al并放出氫氣;第二步為LiBH4與Al反應(yīng)生成LiH、AlB2和氫氣，同時(shí)伴隨LiBH4自分解生成LiH、B和氫氣。2LiBH4-Li3AlH6體系的吸放氫循環(huán)可逆性較差，可逆相AlB2含量的降低是導(dǎo)致體系循環(huán)性能

4、變差的直接原因。
　　通過對摻加5wt％氟化物(CeF3，NiF2，TiF3)的2LiBH4-Li3AlH6復(fù)合儲(chǔ)氫體系的研究發(fā)現(xiàn):三種氟化物對2LiBH4-Li3AlH6體系的放氫性能都有改善作用，其中摻加TiF3的2LiBH4-Li3AlH6體系的放氫性能最佳，其兩步放氫溫度分別為110℃和270℃，比未摻雜時(shí)分別降低了80℃和50℃。摻加TiF3后，2LiBH4-Li3AlH6體系中LiBH4的放氫表觀活化能為118.3kJ

5、/molH2，比未摻雜時(shí)降低了79.3kJ/molH2。并且，摻加TiF3的2LiBH4-Li3AlH6體系的可逆儲(chǔ)氫性能得到了提高，原因是TiF3的催化作用加強(qiáng)了LiBt4和Li3AlH6的相互作用。
　　進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，TiF3摻加量（0～15wt％）對2LiBH4-Li3AlH6體系的放氫性能有明顯影響。隨著TiF3摻加量的增加，體系中的放氫溫度逐漸降低，放氫動(dòng)力學(xué)性能提高，但有效放氫量有所降低。綜合考慮得出結(jié)論:摻加10w