镁系储氢合金的综述
摘要：镁是地壳中含量丰富的元素之一，居第8位，约占地壳质量的2．35 。镁的储氢量大，其理论储氢容量可以达到7．6 ，被认为是最有前景的储氢合金。本文就镁系储氢合金的工艺，性能，应用，发展趋势等做简单的介绍。
关键字：镁系储氢合金工艺性能应用发展趋势
前言：人类历史的发展伴随着能源的不断发展．人类社会经历了薪柴、煤炭和石油3个能源阶段后，面临着一个严峻的挑战．一方面煤炭、石油等化石燃料的长期大量消耗，其资源逐渐枯竭；另一方面化石燃料的大量使用造成了全球环境的严重污染．氢能正是基于能源持续发展和环境保护的要求而发展起来的理想清洁能源．氢来源丰富广泛，且燃烧能量密度值高，燃烧后生成水，具有零污染的特点，因此对氢能源的开发利用已成为世界性的重要课题．
氢能体系的主要技术环节包括氢的生产、储存、输送和使用等，其中氢气的储存是最关键的环节之一．传统的液化储氢、高压储氢方法效率低，对储存容器条件要求比较苛刻．因此人们开发了金属、非金属以及有机液体等储氢材料．现阶段研究、开发得最多的是金属氢化物．目前所开发和研究的金属储氢材料可大致分为稀土系(LaNi )、钛系(FeTi)、锆系(ZrMn)和镁系(Mg Ni)等，其中，镁基储氢合金受到了世界各国的广泛重视，这是因为金属镁作为一种储氢材料具有一系列优点：1)资源丰富，价格低廉．镁是地壳中含量最丰富的元素之一，居第8位，约占地壳的2．35％；2)密度小，仅为1．74 g〃cm～；3)储氢量高，镁的理论储氢量7．6％(质量百分数，下同)，Mg Ni的储氢量为3．6％．但是镁基储氢材料也存在一些缺点，主要表现为吸放氢速度慢，反应动力学性能差，放氢温度较高，以及循环寿命差等。
1. 镁基储氢材料体系
最早开始研究镁基储氢材料的是美国布鲁克一海文国家实验室，Reilly和Wiswall?在1968年首先以镁和镍混合熔炼而成Mg Ni合金．后来随着机械合金化制备方法的出现，揭开了大规模研究镁基储氢材料的序幕．据不完全统计，到目前为止人们研究了近1 000多种重要的镁基储氢材料，几乎包括了元素周期表中所有稳定金属元素和一些放射性元素与镁组成的储氢材料．通过研究，发现这些镁基储氢材料可以分为单质镁储氢材料、镁基储氢合金和镁基储氢复合材料三大类．
1．1 单质镁储氢材料
镁可直接与氢反应，在300～400℃和较高的氢压下，反应生成MgH ：
Mg+H2= MgH2，△H =一74．6 kJ／mo1．MgH 理论氢含量可达7．6％，具有金红石结构，性能较稳定，在287℃时的分解压为101．3 kPa．因为纯镁的吸放氢反应动力学性能差，吸放氢温度高，所以纯镁很少被用来储存氢气．随着材料合成手段的不断发展，特别是机械合金化制备工艺的日益成熟。
1．2 镁基储氢合金
到目前为止，人们已对300多种重要的镁基储氢合金材料进行了研究．其中最具有代表性的是Mg—Ni系储氢合金，许多研究者围绕这一系列合金开展了大量的研究工作．在制备方法上，主要研究了熔炼法、粉末烧结法、扩散法、机械合金化法和氢化燃烧合成法等，并且对镁基储氢合金采用表面处理和热处理来进一步提高其动力学性能和循环寿命．
1．2．1 Mg—Ni系储氢合金
在Mg与Ni形成的合金体系中存在2种金属间化合物Mg：Ni和MgNi：，其中MgNi：不与氢气发生反应．Mg：Ni在一定条件下(1．4 MPa、约200℃)与氢反应生成Mg：NiH ，反应方程式如下：Mg2Ni+2H2= Mg2NiH4， AH =一64．5 kJ／mo1．
反应生成的氢化物中氢含量为3．6％。
1．2．1．1 二元Mg—Ni系储氢合金
早期制备的Mg—Ni系储氢合金的方法主要是熔炼法，Ivanov等于1987年成功应用机械合金化法制备出Mg—Ni系储氢合金．通过机械合金化法制备的储氢合金容易获得非晶、纳米晶等微观结构，具有良好的吸放氢性能．球磨后的纳米级Mg：Ni合金在200℃下不需要活化吸氢1 h后，氢含量达3．4％，而未球磨的Mg：Ni合金在此条件下无吸氢迹象．Abdellaoui等按Mg：Ni=2：1原子比混合球磨后制得富纳米级Mg：Ni合金粉，由于缺陷相和比表面积的增大，最大吸氢量可达3．53％．S．orimo等一将Mg：Ni在氢气保护下球磨后，氢的储量为1．6％．在140℃下即可吸氢，具有良好的吸氢性能，并使放氢温度降低到250℃．日本东北大学利用燃烧合成法合成的Mg一1％Ni储氢合金，不需要活化，其吸氢量可达7．2％．
1．2．1．2 多元Mg—Ni系储氢合金
组元替代、成分比例调整是改善Mg—Ni系储氢合金性能的重要手段．在Mg：Ni合金中添加一种或几种合金元素来改善Mg：Ni合金的储氢性能，并通过调整其成分比例使该多元Mg—Ni系储氢合金达到最佳吸放氢性能．常用来部分替代Mg
的元素有Ti、Al、zr、co、si、V、ce、B、c、Ag，这些元素的添加可抑制Mg在合金表面的氧化，从而提高Mg—Ni系储氢合金的循环寿命．Shinji等用V 部分替代Mg机械合金化制得Mg0．9V0.1Ni与MgNi相比，第一次放电容量差不多，但循环寿命提高。常用来部分替代Ni的元素有：Co、Mn、Fe、W、Cu、cr、Al、c．在Mg：Ni—M形式的合金中，M部分取代镍．第3种元素M所占比例较小，一般小于1％。J．Chen等研究了Co、Mn对Mg：Ni合金中Ni的取代，它们不仅可以提高合金的放电容量，同时也提高了合金的循环寿命。单纯用一种元素对Mg或Ni进行取代，虽然合金性能有所改善，但总体性能仍不能满足需要．因此为进一步提高储氢合金电化学性能，许多研究者采取同时对Mg和Ni进行部分取代的办法
1．2．2 镁与其它元素组成的镁基储氢合金
除了Mg—Ni系储氢合金以外，研究者们研究得比较多的还有Mg—A1系以及Mg —La系储氢合金．Mg—Al系储氢合金有下列3种类型：Mg3A112、Mg17A112、Mg2A13．1978年，Douglass用熔炼的方法制备的镁铝银储氢合金，储氢容量达到了6．3％Nachman等¨叫合成的Mg0.8A1 0.1La0.1，吸氢量为4．2％，放氢温度为310℃，Reilly 等制备的Mg一14A1储氢量为6．7％，放氢温度为352℃．Lupu等合成的Mg17Al11Ti，储氢量达到4.7％，放氢温度为304℃．Ging1．F等 J认为Mg—La系合金(LnM 、LnMg 、LnMg )的典型代表是Mg La ，最大吸氢量可达6．05％，放氢温度一般
在320℃～350℃
1．3 镁基储氢复合材料
镁基储氢复合材料是近期镁基储氢材料研究的重点，其目的是为了获得储氢容量大于5％，能在较温和的条件下充放氢的储氢材料，该类材料镁含量大于90％．根据复合材料的性能可以把镁基储氢复合材料分为两类：一类是单质元素与镁基材料的复合；另一类是化合物与镁基材料的复合．
1．3．1 单质元素与镁基材料的复合
目前所采用的与镁基材料复合的单质元素主要有：Fe、Pd、Ni等．Zaluski 等利用球磨方法制成的Mg—Pd复合材料，其颗粒直径为50 nm左右．100时就可以发生明显吸氢行为，最大吸氢量为6．3％，放氢温度在280 ℃左右．Liang
等制备出MgH 一V，研究发现其在200 ℃、1．0 MPa氢压下，100 S内吸氢量达5．5％．在0．015 MPa压力下，放氢温度为300 ℃．Mg—Mg2Ni合金是将MgH2、Mg2NiH4在保护气体下球磨制得，发现在280 ℃、6 min内放氢5．5％，240 ℃、10 min内放氢4．8％，220 ℃、50 min放氢5．1％，其吸放氢性能远优于Mg
一20％Ni合金．
1．3．2 化合物与镁基材料的复合
常见的化合物一镁基复合材料有：Mg—LaNi 、Mg—FeTi、Mg—Mg Ni．这些复合材料基本上都是镁与一种合金化合物的复合．复合的手段，通常采用机械合金化．这些复合材料共同的特点是：吸放氢容量大，放氢温度低．另一类复合材料是镁与各种过渡金属的氧化物、氯化物的复合．Wang等通过机械合金化法制备出Mg—Ni—MnO2，发现在200 ℃、2．0 MPa氢压下，该合金在50 S内吸氢量达6．2％．在310 ℃、0．1 MPa条件下，400 S内可将所吸储的6．2％氢完全释放．Yu Zhen—xing等在镁粉中加入CrC1 ，发现在200 ℃、2．0 MPa下，1 min 内该合金吸氢量达到6．3％．在300 ℃、0．013 MPa条件下，在4OO S内放氢量达到6．2％．近期利用氢气氛下的机械球磨制成的№一Ni—CrC1和Mg—Ni—
Mo(过渡金属氧化物)2个系列复合物，很好地解决了镁粉及镁合金粉末的吸氢活化问题，在160 ℃、65 S内完成吸氢，储氢量达到了6．0％．
2. 镁基储氢材料未来的发展方向
镁基储氢材料虽然储氢量大，但其动力学性能和在碱液中循环寿命差．因此镁基储氢材料未来的发展可能朝以下几个方向．
2．1 成分优化调整
用一种或几种元素对镁基储氢材料进行元素替代，并通过实验结果相应地调整各组元的比例．通过对镁基储氢材料成分优化调整，寻找到一种最为合适的合金配方．到目前为止，基本上已完成了二元镁基储氢材料的研究，所以镁基储氢材料会向三元或多元化方向发展．
2．2 合成方法制备
单纯依靠现有的某种合成方法来彻底改善镁基储氢材料的动力学性能和循
环寿命是不太现实的想法，因此未来对镁基储氢材料合成方法的研究会向几种合成方法的综合或者是研究出一种新的合成方法方向发展．并且对某些镁基储氢材料可采用表面处理或热处理来进一步改善其动力学性能和循环寿命．机械合金化是改善镁基储氢材料性能的重要合成方法，利用机械合金化制备出的镁基储氢材料，比较容易获得纳米晶、非晶结构，从而使合金的吸放氢性能得到改善．特别
是由于Mg的熔点和密度比其他金属或合金低得多，采用熔炼法等常规方法合成难度较大．而机械合金化可以形成纳米晶或非晶，同时产生大量缺陷，有利于改善镁基储氢材料动力学性能．所以将作为催化剂的单质元素或化合物与镁基储氢材料复合，通过机械合金化的手段制成镁基储氢复合材料将是未来
镁基储氢材料研究的一个重要方向．除了机械合金化以外，还可以将现有的熔炼法、粉末烧结法、燃烧合成法、共沉淀还原法等方法进行优势综合形成一种新的方法．镁基储氢材料表面致密的氧化膜是导致其动力学性能和循环寿命差的重要原因，所以对某些镁基储氢材料要采用表面处理或热处理来进一步改善其吸放氢性能．
结束语
镁基储氢材料由于自身所具有的一些其他储氢材料无法比拟的特点，而受到全世界的关注．目前也取得了一些阶段性的研究成果．特别是各种新型的镁基储氢材料的不断出现，为燃料电池和电动车用电池的应用奠定了坚实的基础．但是还需要在镁基储氢材料动力学性能和循环寿命方面做一定的改善，才能完全达到实际应用水平．因此，未来需要继续加大对镁基储氢材料的投入，把握好未来的发展方向．抓住镁基储氢材料未来的发展方向，深入的研究，力争取早日实现镁基储氢材料的实用化．
第16卷 第5期2009年10月 金属功能材料Metallic Functional Materials Vol 116, No 15 October , 2009 镁基储氢合金的最新研究进展 童燕青,欧阳柳章 (华南理工大学材料科学与工程学院,广州 510640) 摘 要:镁基合金是一类重要的储氢材料。本文综述了Mg 2Ni 系合金、稀土2镁2镍、镁2稀土等3类含镁储氢合金的最新研究进展,探讨了合金化机理,即合金化元素、原子半径、相结构对含镁基储氢合金性能的影响规律。关键词:储氢合金;镁基合金;合金化 中图分类号:T G 13917 文献标识码:A 文章编号:1005-8192(2009)05-0038-04 Latest Progress on H ydrogen Storage Alloys Containing Magnesium TON G Yan 2qing ,OU YAN G Liu 2zhang (College of Materials Science and Engineering ,South China University of Technology , Guangzhou 510640,Guangdong ,China ) Abstract :Magnesium based alloy is an important type of hydrogen storage materials.This paper reviews the latest progress of the alloys containing magnesium ,such as Mg 2Ni based alloys ,earth 2magnesium 2nickel alloys and mag 2nesium 2rare earth alloys.The alloying mechanism is discussed ,namely the effect of the alloying elements ,the atom 2ic radius and phase structure on the hydrogen storage properties of magnesium based alloys is reviewed.K ey w ords :hydrogen storage alloys ;magnesium 2based alloy ;alloying 基金项目:863资助项目(2006AA05Z133) 作者简介:童燕青,男,博士研究生。E 2mail :tongyq @https://www.doczj.com/doc/c46759227.html, 1 引 言 开发和利用氢能作为二次能源及其相关的能源新技术和新材料已被许多国家列为重点研究内容。高性能和高容量储氢材料的研发对氢能的大规模应用和“氢经济”的实现具有非常关键的作用[1～3]。如对于车用储氢系统,国际能源署(IEA )提出的目标是质量储氢密度大于5%、体积储氢密度大于50kg H 2/m 3,并且放氢温度低于423K ,循环寿命超 过1000次;而美国能源部(DO E )提出的目标是到2010年不低于615%和62kg H 2/m 3,车用储氢系 统的实际储氢能力大于311kg (相当于小汽车行驶500km 所需的燃料)[2]。与高压压缩、液氢和物理吸附等储氢技术相比,利用储氢材料进行固态储氢具有体积储氢密度高和安全性好的优势,但仍需要 进一步提高质量储氢密度和动力学性能。 镁作为一种高容量(716wt %)的储氢材料,兼具储量丰富、低成本和环境友好的特性,因此一直受到研究人员的特别关注。为了克服其脱氢温度高(>573K )和动力学缓慢的缺点,研究人员采用了纳米化、添加催化剂、制备纳米复合材料、表面改性和合金化等多种手段[4,5],这些方法对改善镁的动力学性能效果显著,但Mg H 2的脱氢温度一直受到高形成焓(-74kJ /mol ?H 2)的限制。通过调整储氢合金的成分和结构,合金化有可能降低Mg H 2的形成焓和改善其动力学性能。本文介绍一些镁基储氢合金的最新研究进展,重点在于讨论合金元素、合金相结构对储氢性能的影响规律。
储氢材料研究进展 摘要：随着传统能源的日渐枯竭，以及生态环境恶化的双重压力，致使人类面临着能源和环境危机的严峻挑战。而氢能作为一种高效﹑清洁﹑无污染的能源，日益受到人们的瞩目。本文重点介绍储氢材料的分类，以及氢能的应用，并给出一些建议。 关键词：氢能源储氢材料应用领域 Progress in hydrogen storage material Abstract：Along with the traditional energy exhaustion, dual pressure and the deterioration of the ecological environment, resulting in serious challenge that the mankind faces a crisis of energy and environment. While hydrogen as a kind of high efficient, clean, no pollution energy, increasing people's attention. This paper introduces the classification of hydrogen storage materials, and the application of hydrogen energy, and puts forward some suggestions. Key words: Hydrogen energy Hydrogen storage material Application field 随着人们环保意识的增强和低碳经济概念的提出，氢能日益受到关注。氢能具有许多优势：（1）氢释能后的产物是水，属于清洁能源；（2）既可通过太阳能、风能、核能等分解水来获得，也可以利用石油重整、甲醇蒸汽转化、炼焦和煤炭气化等方式制取，是可再生能源；（3）氢具有较高的热值；（4）在化工与炼油等领域副产大量氢气，资源丰富。此外，通过改造微生物基因以实现高效生物制氢也是当前世界范围内的研究热点。现有的工业技术已能实现氢的大规模生产。从长远来看，它的发展可能带来能源结构的重大改变。如果能被有效地开发利用，作为一种能源替代物将会有广阔的应用前景，氢能体系主要包括氢的生产、储存与运输、应用 3 个环节，其中氢的储存是关键, 也是目前氢能应用的技术瓶颈。 储氢材料分类
金属镁及其镁合金的制备与应用 摘要：本文评述了金属镁的制备，镁合金的种类，以及镁及其镁合金的应用。 关键词镁镁合金制备应用 镁是最轻的金属元素，其比重只有1．74，仅相当于铝的2／3，铁的1／4。而且镁资源特别丰富，占地壳总重量的2．1％，海水中的o．13％，可谓取之不尽，用之不竭。金属镁及其合金具有密度小、比强度和比刚度高、导电导热性能较好、阻尼减震和电磁屏蔽性能良好、易于加工成型、废料容易回收等优点[1]，广泛应用于航天航空、交通运输、电子技术、光学器材、精密机械、日用商品等领域。由此镁及镁合金获得“21世纪的绿色工程材料”的美誉[2]。 1.金属镁的制备 金属镁的制备方法可分为两大类：电解法和热还原法。 1.1电解法炼镁[3-5] 电解法的原理是电解熔融的无水氯化镁，使之分解成金属镁和氯气。依据所用原料及处理原料的方法不同，可细分为以下具体的方法：道乌法、氧化镁氯化法、诺斯克法和光卤石法等[6]。以下主要介绍氧化镁氯化法和光卤石法。 1.1.1 氧化镁氯化法利用天然菱镁矿，在700～800℃下煅烧，80%得到活性较好的轻烧氧化镁。氧化镁的粒度要小于0.144mm，然后与碳素混合制团，团块炉料在竖式电炉中氯化，制得无水氯化镁，直接投入电解槽，最后电解得金属镁。 制备MgCL 2的程式为：2MgO+2CL 2 +C=2Mgcl 2 +CO 2 。 1.1.2 光卤石法将光卤石（Mgcl 2·kcl·6H 2 O）脱水后，直接电解制取金属镁。 光卤石脱水时水解反应不像Mgcl 2 那样严重，但也有一定的水解，因而在无水化 的处理过程中，也需要氯化过程，由于加入了，需要经常清理电解槽。 1.1.3 电解法制镁存在的问题 制备无水Mgcl 2 困难：在氯化镁的脱水过程中，由一水氯化镁脱水制取结 晶氯化镁的过程极易水解，产生碱式氯化镁［Mg（OH）CL］和氧化镁，生产工 艺较难控制；在HCL气氛下，水氯镁石脱水需要较高的温度（一般约为450℃）， 能耗大，设备腐蚀严重。在金属镁的生产成本中，大约50%的费用用于Mgcl 2 脱水。金属镁的纯度较低：电解法制取的粗镁中主要含有电解质中的氯化物及Fe、Si、Ni、Cr、Mn和K、Na等金属杂质，其存在会降低镁及其合金的耐腐蚀性能，因此需要采取措施，提高镁的纯度。 1.2 热还原法炼镁 热还原法的典型代表是皮江法，皮江法是1940年左右发展起来的一 种炼镁方法[7]，我国目前约98％以上的原镁是由皮江法生产的。皮江法将煅烧白 云岩和硅铁按一定配比磨粉，压成团块，在高温和真空条件下，使煅烧白云岩 中的氧化镁还原为镁蒸气，然后冷凝结晶为粗镁，再经精炼制得镁锭。
储氢材料 摘要：作为一种新型的清洁能源，氢的廉价制取、安全高效储存与运输及其模型应用，将是今后研究的重点。本文介绍了储氢材料的结构、性能、制 备及应用；展望了储氢材料的发展趋势。 关键字：氢；储氢材料；清洁能源 1引言 随着传统能源的日渐枯竭，致使人类面临着能源、资源和环境危机的严峻挑战，同时人们环保意识的日益增强，开始大力寻找新的洁净能源己成为科研工作的焦点[l]。在这些过程中，氢以其独有的优点逐渐得到人们的公认。氢作为洁净能源具有以下优点：(l) 氢的燃烧产物是水，对环境不产生任何污染；(2) 氢可以通过太阳能、风能等分解水而再生，是可再生能源；(3) 燃烧1g氢放出的热量是等量汽油的3倍左右；(4) 氢资源丰富，可通过水、碳氢化合物等电解或分解生成。由此可见，氢是一种清洁，高效的能源，在未来有着广阔的应用前景。在氢能利用过程中，有两个重要的方面，即氢能的制备和储运。在氢能的制备方面：人类通过利用太阳能光解海水可以制得大量的氢；故氢的储存和运输是其发展和应用中遇到的难点之一。 2 氢的存储标准与现状 “储氢材料”顾名思义是一种能够储存氢的材料。衡量储氢材料性能的标准主要有2个：体积储氢密度(kg/m3)和储氢质量分数(%)。体积储氢密度为系统单位体积内储存氢气的质量，储氢质量分数为系统储存氢气的质量与系统质量的比值。另外，充放氢的可逆性、充放气速率及可循环使用寿命等也是衡量储氢材料性能的重要参数[2]。 和其它物质一样，氢的存在状态也是固态、液态、气态。气态时存储方式较为简单方便，也是目前储存压力低于17MPa氢气的常用方法。但其密度较小，体积大；由于是易燃气体在运输和使用过程中存在安全隐患是该方法的不足之处。液态储氢方法的体积密度高(70kg/m3)，但氢气的液化需要冷却到20K的超低温下才能实现，此过程消耗的能量约占所储存氢能的25%~45%。液态氢不仅储存成本高，而且使用条件苛刻，目前只限于在航天技术领域中应用。因此这些传统的储氢方法根本无法满足现代社会对氢能利用的要求。为此世界各国纷纷投人大量精力来解决这一难题。随着研究的深入进展，在储氢材料领域中逐渐出现了多样化，其中最典型的有三大类：金属储氢材料、多孔吸附储氢材料、有机液态储氢材料等。
Mg基储氢材料的进展 一、课题国内外现状 氢能作为一种资源丰富，能量高，干净无污染的二次能源已经引起了人们的极大兴趣[1]，随着“氢经济”(以氢为能源而驱动的政治和经济)时代即将来临，氢能成为新世纪的重要二次能源已为科学界所广泛认同。 氢能的发展涉及到很多方面，如氢能技术、工程、生产、运输、储存、经济及利用等，其中储存问题是制约整个氢能系统应用的关键步骤，在已经探明的储存方法中，金属氢化物储氢具有储氢体积密度大、安全性好的优势，比较容易操作，运行成本较低，因此，金属氢化物技术的开发与研究近年来在世界各国掀起极大的热潮。其中，由于Mg密度小(1.74 g/cm3)、储氢能力高(理论上可达到7.6 wt.％)、价格低、储量丰富而使之成为一种很有前途的储氢合金材料。在众多储氢合金中，Mg基储氢合金因其储氢量大且资源丰富，价格低廉，成为最具潜力的储氢材料[2]。 然而，镁及其合金作为储氢材料也存在吸放氢速度慢、温度高及反应动力学性能差等缺点，因而严重阻碍了其实用化的进程。研究表明，将Mg基合金与具有催化活性的添加剂(过渡金属、过渡金属化合物、AB5型储氢合金等)混合球磨制备Mg基合金复合材料是提高Mg基合金吸/放氢性能的有效途径之一。针对上述Mg基储氢复合材料的研究，科研工作人员围绕以下几个方面展开工作： (1) 镁与单质金属复合 在球磨过程中添加其它单质金属元素，特别是过渡金属元素对镁的吸放氢性能有明显的改善作用。用于镁基材料复合的单质金属元素主要包括Pd、Fe、Ni、V、Ti、Co、Mo等。 Milanese等[3]研究了Al、Cu、Fe、Mn、Mo、Sn、Ti、Zn、Zr对镁吸放氢性能的影响，发现A1、Cu、Zn有助于镁的吸放氢，只有Cu能降低MgH2的稳定性，从而使其放氢温度降至270 ℃。Kwon等[4]球磨Mgl0%Ni5%Fe5%Ti混合材料，复合后其在300 ℃、1.2 MPa H2条件下吸收氢，吸氢时间分别为5 min和1 h，吸氢量分别为5.31%(质量分数，下同)和5.51%。初始吸氢速率从200 ℃升到300 ℃时增长较快，但在350 ℃时开始下降，放氢速率从200 ℃升到350 ℃时速度快速增长。他们认为添加的Ni、Fe和Ti元素能够产生活性点，并降低颗粒粒度，从而减少氢原子的扩散距离，形成新的高活性表面。同时，Ni、Fe、Ti也起到活性基点的作用，并能在球磨过程中创造缺陷，这些缺陷可以起到活性基点的作用，产生裂缝并能降低颗粒粒度。Varin等[5]在镁中添加0.5%~2.0%的纳米镍粉进行球磨储氢，结果表明，球磨70 h后，MgH2的粒径只有11~12 nm，当镍的添加量增加到2%时，储氢速率明显加快，球磨15 h，储氢密度就可达到6.0%以上；与MgH2相比，放
AZ80镁合金挤压工艺研究毕业论文 目录 第1章文献综述 (1) 1.1挤压成形工艺研究 (1) 1.1.1挤压成形的定义 (1) 1.1.2挤压成形的原理 (1) 1.1.3金属挤压成形的特点 (2) 1.1.4金属挤压成形技术发展的现状 (2) 1.1.5金属挤压技术的发展前景 (3) 1.2镁和镁合金的介绍 (3) 1.2.1镁的介绍 (3) 1.2.2镁合金的介绍 (3) 1.2.3镁合金的分类 (3) 1.2.4镁合金的特点 (4)
1.2.5镁合金的发展方向 (5) 第2章实验方案 (7) 2.1实验材料 (7) 2.2正挤压实验 (7) 2.3热处理实验 (8) 2.3.1实验目的 (8) 2.3.2实验设备 (9) 2.3.3热处理的类型及工艺参数 (9) 2.4金相实验 (10) 2.4.1实验目的 (10) 2.4.2腐蚀剂的配制 (10) 2.4.3金相试样的制备 (10) 2.4.4显微硬度测量 (11) 2.5力学性能实验 (12) 2.5.1拉伸试样的制取 (13) 2.5.2实验设备 (15)
第3章 AZ80镁合金组织与性能研究 (16) 3.1原始材料组织及均匀化组织 (16) 3.2挤压的工艺 (19) 3.2.1挤压工艺的参数 (19) 3.2.2挤压温度对材料性能的影响 (19) 3.2.3挤压比对材料性能的影响 (20) 3．3挤压后的热处理 (22) 第4章结论 (28) 参考文献 (29) 致谢 (30)
第1章文献综述 1.1挤压成形工艺研究 1.1.1挤压成形的定义 将金属毛坯放入模具模腔，在强大的压力和一定的速度的作用下，迫使金属从模腔中挤出，从而确保挤压件具有一定的力学性能。 1.1.2挤压成形的原理 挤压成形就是将所需要挤压的坯料加热到所需温度，然后将坯料加入挤压筒，在挤压机的作用下使其通过挤压筒，通过形状、直径的改变使其性能组织发生改变，以获得所需要的结果，如图1-1所示。 1-上模板；2-压板；3-凸模；4-挤压筒；5-凹模；6-下模板 图1-1 挤压成形工艺原理示意图
稀土-镁-镍系储氢电极材料的研究进展 Ξ 闫慧忠,孔繁清,韩 莉,熊 玮,孙晓华 (包头稀土研究院,内蒙古 包头 014010) 摘 要:介绍了国内外对各种多元及多相稀土-镁-镍系储氢电极材料的研究进展,主要包括材料的组成、制备方法、组织结构以及吸放氢动力学行为和电化学性能方面的研究。 关键词:稀土-镁-镍系;贮氢合金;复合贮氢材料;储氢电极材料 中图分类号:O 614133;T G 139+17 文献标识码:A 文章编号:100420277(2005)0120060207 贮氢合金是20世纪60年代末发现的一类具有高储氢密度的功能材料,从组成上大致可分为四类:稀土系如L aN i 5;镁系如M g 2N i 、M gN i 、L a 2M g 17;钛系如T i N i 、T iFe ;锆系如ZrN i 2。L aN i 5型贮氢合金已实现了产业化,主要用于制作M H N i 电池的负极材料,其理论容量为370mA ?h ?g -1,实际开发的最大容量为320mA ? h ?g -1。由于容量限制,M H N i 电池的应用范围及市场竞争力受到挑战。镁及某些镁基贮氢合金如M g 2N i 、M gN i 、L a 2M g 17等, 由于其储氢量大、重量轻、资源丰富、价格便宜,在开发新型高容量储氢电极材料的过程中引起了广泛的关注,成为该领域的研究热点[1],纯镁及几种镁基贮氢合金与L aN i 5的理论电化学容量如图1所示。 图1 几种贮氢合金理论电化学容量的比较 F ig 11 Co m par ison of idea l electroche m istry capac ities of hydrogen storage a lloys 镁基贮氢合金作为电极材料应用时存在的主要问题是动力学性能较差以及充放电循环中容量衰减快。通过添加改性元素(多元合金体系)、改进制备工艺、表面处理、热处理、机械球磨改性等措施,可在一定程度上解决这些问题。此外,大量的研究表明,通过适当的制备工艺与动力学性能良好的贮氢合金如L aN i 5复合,可明显改善镁基储氢材料的动力学性能,由此获得一类新型稀土-镁-镍系高容量复合储氢电极材料。 1 稀土-镁-镍系多元合金体系 111 三元体系 对三元系合金L a 2M gN i 9,L a 5M g 2N i 23,L a 3M gN i 14储氢特性的研究结果表明,L a 5M g 2N i 23合金负极的放电容量高达410mA ?h ?g -1,比AB 5型合金大113倍。这些三元系合金主要是由超点阵结构中叠层的AB 5和AB 2结构亚单位构成[2]。 速凝M g 2N i 2R E (R E =Y 或富Ce ,富L a 的混合稀土金属M m )合金淬火后呈非晶态或纳米晶 非晶态,即平均尺寸3nm 的纳米晶置于大量非晶相中,M g 76N i 19Y 5和M g 78N i 18Y 4合金与M g 75N i 20M m 5比较,M m 比Y 对储氢容量产生更有利的影响,这些合金的结晶化经过亚稳态的面心立方M g 6N i 相转变成纳米晶材料[3]。T anaka 等[4]测定了速凝法制备的非晶态和纳米晶结构的晶态M g 2N i 2R E (R E = 第26卷第1期2005年2月 稀 土Ch inese R are Earth s V o l .26,N o.1 Feb ruary 2005 Ξ收稿日期:2004204208 基金项目:国家自然科学基金资助项目(20363001);内蒙古自然科学基金资助项目(200308020215) 作者简介:闫慧忠(19622),男,内蒙古乌拉特前旗人,在读博士,高级工程师,研究方向为储氢材料的制备和研究。
储氢材料研究现状与发展趋势 xxx 摘要：氢能作为一种新型的能量密度高的绿色能源,正引起世界各国的重视。储存技术是氢能利用的关键。储氢材料是当今研究的重点课题之一,也是氢的储存和输送过程中的重要载体。本文综述了目前已采用或正在研究的储氢材料,如金属储氢(镁基储氢、Fe-Ti基储氢、金属配位氢化物、钒基固溶体型储氢)、碳基储氢、有机液体储氢等材料,比较了各种储氢材料的优缺点,并指出其发展趋势。 关键字：储氢材料，储氢性能，金属储氢，碳基储氢，有机液体储氢。 1.引言 氢原料来源广泛、无污染且能量转换效率高，是解决未来清洁能源需求问题的首选新能源之一。氢是宇宙中含量最丰富的元素之一。氢气燃烧后只产生水和热，是一种理想的清洁能源。氢能利用技术，如氢燃料电池和氢内燃机，可以提供稳定、高效、无污染的动力，在电动汽车等领域有着广泛的应用前景。由于氢能技术在解决人类面临的能源与环境两大方面的重大作用，国内外对氢能技术都有大量资金投入，以加快氢能技术的研发和应用。 氢能作为一种储量丰富、来源广泛、能量密度高的绿色能源及能源载体，正引起人们的广泛关注。氢能的开发和利用受到美、日、德、中、加等国家的高度重视，以期在21世纪中叶进入氢能经济(hydrogeneconomy)时代。氢能的利用需要解决三个问题:氢的制取、储运和应用，而氢能的储运则是氢能利用的瓶颈。氢在正常情况下以气态形式存在、密度最小、且易燃、易爆、易扩散，这给储存和运输带来很大困难。当氢作为一种燃料时,必须具有分散性和间歇性使用的特点,因此必须解决储存和运输问题。储氢和输氢技术要求能量密度大(包含质量储氢密度和体积储氢密度)、能耗少、安全性高。当氢作为车载燃料使用(如燃料电池动力汽车)时,应符合车载状况的要求。对于车用氢气存储系统,国际能源署(IEA)提出的目标是质量储氢密度大于5wt%,体积储氢密度大于50kgH2/m3,并且放氢温度低于423K,循环寿命超过1000次;而美国能源部(DOE)提出的目标是到2010年质量储氢密度不低于6wt%,体积储氢密度大于45kgH2/m3;到2015年上述指标分别达9wt%和81kgH2/m3;到2010年车用储氢系统的实际储氢能力大于3.1kg(相当于小汽车行使500km所需的燃料)。图1给出了目前所采用和正在研究的储氢材料的储氢能力对比。
镁基储氢材料的性能改进 材料1103 班 摘要：镁基储氢材料具有其吸氢量大、成本低、产生氢气纯度高的优点，是很有发展前途的固体储氢材料。但是镁基储氢材料又有吸放氢速度慢、温度高、反应动力学差、易被氧化等缺点，使其在实际应用中受到限制。本文从材料的纳米化、添加催化剂、热处理等方面对提高镁基储氢材料吸放氢性能做了简要的介绍。关键词：镁基储氢材料纳米化催化剂热处理 The Performance Improvement of Magnesium Based Hydrogen Storage Materials Abstract：Mg-based hydrogen storage material is promising for the large amount of hydrogen absorption, the advantages of low cost and highly purified hydrogen . However, the applications of magnesium-based hydrogen storage materials are limited by virtue of its slow absorption, high temperature,poor reaction kinetics, and susceptible to oxidation.In this paper, some brief introductions are made on the performance improvements, such as nano materials, adding catalyst and heat treatment. Key words: Mg-based hydrogen storage; catalyst; nanorized; heat treatment 1、引言 随着工业化进程的发展，能源和环境问题已经成为21世纪面对的重大问题。氢能作为一种新能源，因其资源丰富、无污染等优点而备受关注。近年来使用比较频繁的金属氢化物储氢材料有锆系、镁系、稀土系、钙系、钛系等，其中镁系储氢材料的储氢含量较大，因为金属镁来源广泛且轻便易于运输、储存，价格便宜，但其具有储放氢速度慢工作温度较高不易操作，储放氢的动力学特性较差等问题，改进储氢性能迫在眉睫。本文将从材料的纳米化、添加催化剂、热处理等方面对提高镁基储氢材料吸放氢性能做简要的介绍。 2、材料的纳米化储氢 纳米材料由于具有表面效应、小尺寸效应、量子尺寸效应以及特殊的热、光学性质, 从而产生了一系列新奇的、许多大颗粒所不具有的物理、化学性质。纳米化后的储氢材料具有许多新的热力学、动力学特征, 如活化性能明显提高，具有更高的氢扩散系统和优良的吸放氢动力学性能]1[。
压铸成形工艺及模具 摘要：本文简要的介绍了压铸的历史简要、压力铸造的基本理论、压铸工艺成型原理及特点、压铸件设计的形状结构要求、压铸件设计的壁厚要求、压铸件的加强筋/肋的设计要求、压铸件的圆角设计要求、压铸件设计的铸造斜度要求、压铸件的常用材料、压铸模具的常用材料以及常用压铸合金的性能和压铸合金的选取用要求。 关键字：压铸，模具，压铸件，压铸材料 压铸的历史简要 压力铸造是近代金属加工工艺中发展较快的一种少无切削的特种铸造方法。最原始的压铸机于1856年问世，迄今已有近150年历史，从最早的手工压铸，到现在的全自动化计算机控制压铸，从最早的冷室压铸方法到现在的镁合金hot runner法，现代压铸已渗透到现代制造业的各个行业。 熔融金属是在高压、高速下充填铸型。并在高压下结晶凝固形成铸件。高压、高速是压力铸造的主要特征。 由于它具有生产效率高，工序简单。铸件公差等级较高（常用锌合金为IT10-13，铝合金为IT11-13），表面粗糙度好（锌合金为Ra1.6-3.2,铝合金Ra3.2-6.3），机械强度大，可以省去大量的机械加工工序和设备，节约原材料等优点，现已成为世界铸造业中一个重要组成部分。 锌合金压铸开始于1890年，铝合金压铸开始于1910年，铜合金压铸开始于1911年，镁合金压铸开始于1925年。 压力铸造的基本理论 一、典型的填充理论 国外在30年代初期已有一些著名专家对压铸过程中金属的流转作了系统的试验研究，比较公认的有三种。 1.喷射填充理论（第一种填充理论）。 它是由德国人学者L.Ffommel于1932年根据流体力学的定律，以理想流体为基础通过实验得出，在速度、压力均保持不变的前提下，金属液进入内浇口，冲击到正对面型壁处——冲击阶段，经撞击后，金属聚集呈涡流状态，向着内浇
镁系储氢合金综述 08材控薛凯琳 摘要：镁与镁基合金具有储氢量大，质量小，资源丰富，价格低廉等优点，受到人们的广泛关注。本文介绍了镁系储氢合金的工艺、性能、应用及发展。 关键词：储氢材料，镁基合金，储氢性能，材料复合，镁基化合物 前言氢能是最清洁且储量丰富的能源，储氢材料的发展及应用对环境保护和能源开发有着重要的意义。镁基储氢合金是最有潜力的金属氢化物储氢材料，近年来已引起世界各国的广泛关注。镁及其合金作为储氢材料,具有以下几个特点：(1)储氢容量很高,MgH2的含氢量达到7.6(wt)% ,而Mg2NiH4的含氢量也达到3.6(wt)%；(2)镁是地壳中含量为第六位的金属元素，价格低廉，资源丰富；(3)吸放氢平台好；(4)无污这些缺点严重阻碍了镁染。但镁及其合金作为储氢材料也存在三个缺点：(1)吸放氢速度较慢,反应动力学性能差；(2)氢化物较稳定，释氢需要较高的温度；(3)镁及其合金的表面容易形成一层致密的氧化膜。以上基储氢合金的实用化进程。近年来，镁基复合储氢材料的研究取得了明显突破，本文简要介绍镁基复合储氢材料吸放氢性能的改善。 1 镁基储氢材料体系 最早开始研究镁基储氢材料的是美国布鲁克-海文国家实验室, Reilly和Wiswall在1968年首先以镁和镍混合熔炼而成Mg2Ni合金。后来随着机械合金化制备方法的出现，揭开了大规模研究镁基储氢材料的序幕。据不完全统计，到目前为止人们研究了近1 000多种重要的镁基储氢材料，几乎包括了元素周期表中所有稳定金属元素和一些放射性元素与镁组成的储氢材料。通过研究，发现这些镁基储氢材料可以分为单质镁储氢材料、镁基储氢合金和镁基储氢复合材料三大类。 1.1 单质镁储氢材料 镁可直接与氢反应，在300～400℃和较高的氢压下，反应生成MgH2： Mg+H2=MgH2 , △H=-74.6 kJ/mol 。 MgH2理论氢含量可达7.6%，具有金红石结构，性能较稳定，在287℃时的分解压为101. 3 kPa。因为纯镁的吸放氢反应动力学性能差，吸放氢温度高，所以纯镁很少被用来储存氢气。随着材料合成手段的不断发展，特别是机械合金化制备工艺的日益成熟，研究人员对单质镁储氢材料进行了新的研究。 1.2 镁基储氢合金 到目前为止，人们已对300多种重要的镁基储氢合金材料进行了研究。其中最具有代表性的是Mg-Ni系储氢合金，许多研究者围绕这一系列合金开展了大量的研究工作。在制备方法上，主要研究了熔炼法、粉末烧结法、扩散法、机械合金化法和氢化燃烧合成法等，并且对镁基储氢合金采用表面处理和热处理来进一步提高其动力学性能和循环寿命。 1.2.1 Mg-Ni系储氢合金 在Mg与Ni形成的合金体系中存在2种金属间化合物Mg2Ni和MgNi2，其中MgNi2不与氢气发生反应。Mg2Ni在一定条件下(1.4MPa、约200℃)与氢反应生成Mg2NiH4，反应方程式如下： Mg2Ni+2H2=Mg2NiH4，△H=-64.5 kJ/mol 。 反应生成的氢化物中氢含量为3.6%，其离解压为0.1MPa、离解温度为253℃。Mg2Ni理论电化学容量为999 mA·h·g- 1，但其形成的氢化物在室温下较稳定而不易脱氢。且与强碱性电解液(6 mol·L-1的KOH)接触后，合金表面易形成Mg(OH)2，阻止了电解液与合金表面的氢交换、氢转移和氢向合金体内扩散，致使Mg2Ni的实际电化学容量、循环寿命差。 1.2.2 镁与其它元素组成的镁基储氢合金 除了Mg-Ni系储氢合金以外，研究者们研究得比较多的还有Mg-Al系以及Mg-La系储氢合
元素取代法改善镁基储氢合金性能的研究进展 袁华堂冯艳宋赫男王一菁 (南开大学新能源材料化学研究所南开-天津大学联合研究院天津 300071) 摘要镁基储氢合金的优点是储氢能力高储量丰富 所以需要对其进行性能的改善 关键词镁基合金储氢元素取代 The Development of Improving on the Characteristics of Magnesium Hydrogen Storage Alloys by Means of Elements Substitution Yuan Huatang, Feng Yan, Song Henan, Wang Yijing (Institute of New Energy Material Chemistry, Nankai University, Unite Institute of Nankai-Tianjin University,Tianjin 300071) Abstract The advantage of magnesium-based hydrogen storage alloys is that they have high hydrogen storage density, low cost and abundant resources. But since these are some drawbacks for use in the aspects of dynamics, thermodynamics and anti-corrupt, it is necessary to improve their propesties. In this paper, the developments of improving on the propesties of Magnesium-based hydrogen storage alloys by means of elements substitution have been reviewed briefly. Key words Magnesium-based hydrogen storage alloys, Hydrogen storage, Elements substitution 在环境问题日益突出的今天氢能是最好的选择[1] óéóúMg密度小(1.74g/cm3) 价格低其典型代表为Mg 2Ni 理论容量为999mAhg-1?a?üμè??????ì1ê?ò??ˉ×°??é? àí??μ?′￠?ao??e ???ùo??eμ??÷òaè±μ?ê?吸放氢速度较慢 (2)镁及其合金的性质活泼在水溶液中易被氧化成Mg(OH) 2?aD?è±μ???3é?a??êμó??ˉμ???°- ?ùò????ˉ′|àíê±Dèòaoü3¤μ?ó?μ??ú 1 镁基合金的合成方法 袁华堂男教授 国家重点研究开发规划项目(G2000026405)国家863计划(2001AA5150) 2003-01-24修回
本科毕业设计（论文） 镁合金板材各向异性实验研究 刘阳 燕山大学 2014年6月
本科毕业设计（论文） 镁合金板材各向异性实验研究 学院：机械工程学院 专业：轧钢 学生姓名：刘阳 学号：100101010371 指导教师：石宝东 答辩日期：2014/6/20
燕山大学毕业设计（论文）任务书
摘要 摘要 由于具有密度低、比强度和比刚度高等特点，镁合金板日益广泛地应用于交通、家电和通讯领域。由轧制而导致的镁合金晶体的取向特征以及镁合金晶体自身对称性较差的特点，镁合金经常表现出较强的各向异性行为。本论文以此为研究对象，试验确定了三种不同厚度镁合金板材的各向异性行为，通过试验数据研究了AZ31型镁合金板材在室温下的各向异性屈服行为，从而为使用量大、具有良好应用前景的镁合金的各向异性唯象模型提供了大量的实验研究数据。 基于对三种不同厚度AZ31镁合金板材的基本力学性能的研究发现：镁合金板材在不同方向上力学性能不同，所研究的板材的力学性能都表现出了各向异性特征。 进一步研究表明，现有的金属塑性强化模型不能满足工程上的要求，畸变强化理论有利于弥补现有强化模型的缺陷。此外，通过多向单轴拉伸实验，测定了AZ31镁合金板材的初始屈服面和等塑性功面，系统的分析了等塑性功面的演变规律。 关键词AZ31镁合金板；各向异性；拉伸力学性能；屈服面
燕山大学本科生毕业设计（论文） Abstract Due to their good properties，such as low density，high specific strength and high specific stiffness , magnesium alloy sheets are widely applied in transportation , household appliance, communication and many other fields．Because of the orientations of magnesium alloy crystals by rolling and less symmetrical characteristics，magnesium alloys often show strong anisotropy behavior．In this paper, as a research object,Testing to determine the anisotropic behavior of three different thicknesses of magnesium alloy sheet,Through experimental data to study the anisotropic yield behavior of AZ31 magnesium alloy sheet type at room temperature,Anisotropic phenomenological model for the use of magnesium alloy so large,with good prospects of a large number of experimental studies provide data. Based on the basic mechanical properties of three different thicknesses AZ31 magnesium alloy sheet study found: magnesium alloy sheet in different directions different mechanical properties, the mechanical properties of the sheet are studied showed anisotropy. Further study showed that the existing metal plastic hardening model can not meet the requirements for building works,to compensate the distortion in favor of strengthening the existing theoretical models to strengthen the theoretical defects.In addition,multi-directional uniaxial tensile test and biaxial loading experiments,we measured the yield surface systems and functions such as shaping the surface of AZ31 magnesium alloy sheet, which systematically analyzes the evolution of the yield surface. Keywords AZ31 magnesium alloy plate anisotropy ; Anisotropy ;tensile mechanical properties ;yield surface;
镁系储氢合金综述 摘要：镁与镁基合金具有储氢量大，质量小，资源丰富，价格低廉等优点，受到人们的广泛关注。本文介绍了镁系储氢合金的工艺、性能、应用及发展。 关键词：储氢材料，镁基合金，储氢性能，材料复合，镁基化合物 前言氢能是最清洁且储量丰富的能源，储氢材料的发展及应用对环境保护和能源开发有着重要的意义。镁基储氢合金是最有潜力的金属氢化物储氢材料，近年来已引起世界各国的广泛关注。镁及其合金作为储氢材料,具有以下几个特点：(1)储氢容量很高,MgH2的含氢量达到7.6(wt)% ,而Mg2NiH4的含氢量也达到3.6(wt)%；(2)镁是地壳中含量为第六位的金属元素，价格低廉，资源丰富；(3)吸放氢平台好；(4)无污这些缺点严重阻碍了镁染。但镁及其合金作为储氢材料也存在三个缺点：(1)吸放氢速度较慢,反应动力学性能差；(2)氢化物较稳定，释氢需要较高的温度；(3)镁及其合金的表面容易形成一层致密的氧化膜。以上基储氢合金的实用化进程。近年来，镁基复合储氢材料的研究取得了明显突破，本文简要介绍镁基复合储氢材料吸放氢性能的改善。 1 镁基储氢材料体系 最早开始研究镁基储氢材料的是美国布鲁克-海文国家实验室, Reilly和Wiswall在1968年首先以镁和镍混合熔炼而成Mg2Ni合金。后来随着机械合金化制备方法的出现，揭开了大规模研究镁基储氢材料的序幕。据不完全统计，到目前为止人们研究了近1 000多种重要的镁基储氢材料，几乎包括了元素周期表中所有稳定金属元素和一些放射性元素与镁组成的储氢材料。通过研究，发现这些镁基储氢材料可以分为单质镁储氢材料、镁基储氢合金和镁基储氢复合材料三大类。 1.1 单质镁储氢材料 镁可直接与氢反应，在300～400℃和较高的氢压下，反应生成MgH2： Mg+H2=MgH2 , △H=-74.6 kJ/mol 。 MgH2理论氢含量可达7.6%，具有金红石结构，性能较稳定，在287℃时的分解压为101. 3 kPa。因为纯镁的吸放氢反应动力学性能差，吸放氢温度高，所以纯镁很少被用来储存氢气。随着材料合成手段的不断发展，特别是机械合金化制备工艺的日益成熟，研究人员对单质镁储氢材料进行了新的研究。 1.2 镁基储氢合金 到目前为止，人们已对300多种重要的镁基储氢合金材料进行了研究。其中最具有代表性的是Mg-Ni系储氢合金，许多研究者围绕这一系列合金开展了大量的研究工作。在制备方法上，主要研究了熔炼法、粉末烧结法、扩散法、机械合金化法和氢化燃烧合成法等，并且对镁基储氢合金采用表面处理和热处理来进一步提高其动力学性能和循环寿命。 1.2.1 Mg-Ni系储氢合金 在Mg与Ni形成的合金体系中存在2种金属间化合物Mg2Ni和MgNi2，其中MgNi2不与氢气发生反应。Mg2Ni在一定条件下(1.4MPa、约200℃)与氢反应生成Mg2NiH4，反应方程式如下： Mg2Ni+2H2=Mg2NiH4，△H=-64.5 kJ/mol 。 反应生成的氢化物中氢含量为3.6%，其离解压为0.1MPa、离解温度为253℃。Mg2Ni理论电化学容量为999 mA·h·g- 1，但其形成的氢化物在室温下较稳定而不易脱氢。且与强碱性电解液(6 mol·L-1的KOH)接触后，合金表面易形成Mg(OH)2，阻止了电解液与合金表面的氢交换、氢转移和氢向合金体内扩散，致使Mg2Ni的实际电化学容量、循环寿命差。 1.2.2 镁与其它元素组成的镁基储氢合金 除了Mg-Ni系储氢合金以外，研究者们研究得比较多的还有Mg-Al系以及Mg-La系储氢合
纳米储氢技术 摘要：氢能是未来最有发展前景的绿色能源之一，致力于发展以氢作为能源载体的清洁可再生能源技术已成为全球的共识，然而氢的安全高效存储一直是制约氢利用的瓶颈。因此，探寻新型的具有高容量储氢性能和良好吸放氢动力学性能的储氢材料是目前国际上高度关注的研究课题。正在研究的储氢技术主要包括高压储氢、金属氢化物材料、配位氢化物材料、化学氢化物材料、金属有机框架材料等，但目前它们均无法完全满足储氢量高、吸放氢速度较快、吸放氢温度适中、循环性能较好、安全和价格经济等储氢材料的要求。因此，研究者的方向转向了具有多孔和高比表面积的纳米储氢材料。研究者发现，将氢原子在吸放氢的过程中所需要运动的活动范围限制到纳米级，储氢材料能够体现出良好的动力学性能。此外，理论计算结果表明，当颗粒尺寸减少到纳米级时，金属氢化物会因为表面能的急剧增加，使其热力学性能大大改善。因此，制备纳米级的储氢材料是提高材料吸放氢性能的重要途径。例如，碳基纳米结构以其具有轻质量和大比表面积的特点受到关注；使用金属原子对纳米结构的表面进行修饰，包括过渡金属元素、碱金属元素或碱土金属元素等都可以显著的提高纳米结构的化学活性，从而提高储氢量。 关键词：多孔、低维纳米材料、碳纳米管、硼纳米管、金属原子修饰
目录 纳米储氢技术 (1) 1.研究背景 (3) 1.1燃料电池汽车的发展概况 (3) 2.研究现状 (3) 2.2.1高压储氢技术 (5) 2.2.2液化储氢技术 (8) 2.2.3金属氢化物储氢技术 (8) 2.2.4有机液体储氢材料 (9) 3纳米储氢技术 (10) 3.1碳复合纳米材料 (11) 3.1.1碳纳米管或纤维 (11) 3.1.2Ti掺杂碳纳米管 (12) 3.2镁基储氢材料的纳米改性 (15) 3.2.1复合材料储氢性能及温度对储氢性能的影响 (17) 3.3硼基纳米材料储氢 (19) 3.3.1硼化锂低维结构 (19) 3.3.2硼氮纳米结构储氢 (20) 3.3.3金属硼烷结构储氢 (22) 4总结与展望 (22)