氢源用高活性铝/镁基材料的制备及水解性能

bxj2009

目前，氢气作为一种清洁、高效、安全、可持续的新能源成为各国争先研发的目标。金属水解制氢具有能量密度大，易保存易运输等优点。本文设计制备出廉价、高效、适合于实际应用的制氢用金属Al/Mg基复合材料。 首先系统地进行了Al-Bi-NaCl系列球磨合金设计、制备、放氢性能与热力学特性研究。考察了不同比例的碱金属、LiAlH4和LiBH4等氢化物对Al-Bi-NaCl加入体系产氢性能的影响。 研究发现：随着掺杂量的升高，样品的初始放氢速率也随之大大提高。碱金属及氢化物与水接触时发生剧烈的水解反应，放出大量的热量，从而加快了样品的水解速度。该类铝基复合材料在室温下的最大氢气产率接近理论氢气产量，可为燃料电池供氢。 本文探讨了以金属镁为基底的水解制氢材料。研究表明：金属镁与不同成分比例的各种氯化物进行球磨处理后，得到了很好的水解放氢性能。其中，经过0.5h球磨的Mg-20wt%CuCl样品在室温下具有844.2 ml*g-1min-1的初始放氢速率和约90%的放氢量。当掺杂物为FeCl3和NiCl2时，球磨样品相对于其他种类的氯化物掺杂拥有最佳的放氢性能。 针对上述活性很高样品的在空气中不易保存，本文另外尝试制备了不同成分比例的Al-NaBiO3样品，测试了它们在不同温度、不同加水比例下的放氢性能。实验发现，当添加量高于10%，温度高于60度时，Al- NaBiO3样品反在五分钟内便能放出全部理论值的氢气。另外，由于低温下NaBiO3溶解度较小， Al-Bi微型腐蚀电池的导电离子不足，所以水解反应进行的较慢，从而提高了样品常温下空气中的储存性能。结果表明，在空气中敞开静置10天的Al-10wt% NaBiO3样品的水解放氢性能基本没有明显损失。 制备了在常温与水接触燃烧的铝基复合材料，产生明亮的火焰，具有快速的启动性能。