提高鎂基貯氫材料貯氫性能的方法

　　氫能源使用過程中，氫的貯存和運輸是關鍵環節之一，而貯氫材料則是其基礎。

　　鎂基貯氫材料由於其單位質量貯氫密度能達到7.6％，單位體積貯氫密度將近是液氫的兩倍
，故被認為是很有希望的車載貯氫材料。然而以MgH2作為貯氫材料仍有吸放氫溫度較高、動力學性能較差以及容易氧化等問題。如何提高鎂基貯氫材料的貯氫性能是目前的一個研究熱點。

　　一．球磨

　　顆(ke)粒(li)大(da)小(xiao)以(yi)及(ji)比(bi)表(biao)麵(mian)積(ji)是(shi)影(ying)響(xiang)材(cai)料(liao)吸(xi)放(fang)氫(qing)動(dong)力(li)學(xue)性(xing)能(neng)的(de)重(zhong)要(yao)因(yin)素(su)。在(zai)使(shi)用(yong)中(zhong)，隨(sui)著(zhe)反(fan)應(ying)時(shi)間(jian)的(de)增(zeng)加(jia)，氫(qing)化(hua)物(wu)層(ceng)的(de)厚(hou)度(du)逐(zhu)漸(jian)增(zeng)加(jia)
，阻(zu)礙(ai)了(le)氫(qing)向(xiang)合(he)金(jin)顆(ke)粒(li)中(zhong)心(xin)的(de)擴(kuo)散(san)，從(cong)而(er)降(jiang)低(di)了(le)氫(qing)化(hua)反(fan)應(ying)速(su)率(lv)。增(zeng)大(da)比(bi)表(biao)麵(mian)積(ji)有(you)利(li)於(yu)提(ti)高(gao)合(he)金(jin)吸(xi)放(fang)氫(qing)動(dong)力(li)學(xue)性(xing)能(neng)。通(tong)過(guo)機(ji)械(xie)合(he)金(jin)化(hua)可(ke)顯(xian)著(zhu)降(jiang)低(di)合(he)金(jin)的(de)粒(li)度(du)、提高合金的比表麵積、增加合金顆粒內部的晶體缺陷
，形成大量新的表麵，從而提高合金吸放氫動力學性能。實驗表明，MgH2球磨後材料的比表麵積增加了10倍，放氫動力學明顯加快。球磨前放氫反應的活化能為156KJ/mol
，球磨後降低到了120KJ/mol。有報道
，球磨使得MgH2和Mg2NiH4的分解溫度分別下降了100℃和40℃
，球磨導致顆粒粉化和畸變是氫化物分解溫度降低的主要原因。

　　二．添加催化劑

　　在儲氫合金體係中添加適當的催化劑是增加吸放氫動力學性能的重要途徑。這些催化劑主要包括過渡族金屬、金屬氧化物、鹵化物、金屬間化合物以及不同形式的碳。在氧化物中
，Nb2O5被認為是最為高效的催化劑。氟化物的加入可以顯著地促進吸放氫動力學性能。例如，添加ZrF4的金屬氫化物在325℃條件下

，2分鍾內就可以完全放氫。另據報道
，在鎂基儲氫材料中添加金屬間化合物

，如LaNi5
，可以促進其吸放氫動力學性能，例如
，將Mg與LaNi5通過球磨方法製備出的複合材料在245℃以及較快的吸氫速率條件下仍然具有很可觀的吸氫量，形成的氫化物甚至可以在185℃下緩慢放氫。近期的研究表明，在Mg基貯氫材料中添加不同形式的碳效果顯著，這是由於它們具有很高的比表麵積、獨特的吸附性能以及高的催化活性
，其中尤以多壁碳納米管對促進吸氫動力學性能最為明顯。

　　三．快淬

　　通過真空快淬技術製備的儲氫合金薄帶具有納米晶和非晶結構，有利於氫在合金內的擴散，促進了Mg及ji其qi氫qing化hua物wu之zhi間jian氫qing原yuan子zi的de交jiao換huan

，可ke以yi顯xian著zhu改gai善shan鎂mei基ji貯zhu氫qing合he金jin的de吸xi放fang氫qing動dong力li學xue性xing能neng。快kuai淬cui得de到dao的de合he金jin薄bo帶dai穩wen定ding性xing和he均jun勻yun度du均jun好hao於yu機ji械xie合he金jin化hua法fa
，且qie易yi於yu大da規gui模mo生sheng產chan。