Li-N-H材料储氢性能的开发应用研究

发布时间：2017-09-13 22:15

  本文关键词：Li-N-H材料储氢性能的开发应用研究

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【摘要】：以低碳、可再生的氢能源作为车辆的动力来源,将有希望减弱化石燃料的消耗和改善温室效应。然而,要使得氢能得到真正意义上的商业化应用,仍有众多难题需要去解决。其中,核心问题是怎样有效地进行氢存储。与传统的物理储氢方法相比,固态储氢具有较高的能量密度且在储运过程中安全性高。近年来,轻质元素固态储氢体系以较有前景的储氢性质,博得了众多学者们的喜好。其中,Li-N-H体系储氢性能的研究就比较受欢迎。在本文中,我们利用机械球磨的方法分别实现了LiH-NH3体系和Li3N体系中不同种类的添加剂掺杂。并且,通过XRD、IR、TG-MS、PCT以及BET等测试方法,系统地研究了添加剂种类及含量变化对样品的吸放氢动力学、组分构成、形貌和循环性能的影响。首先,本文系统地研究了三种碱金属氨基化物(LiNH2、NaNH2和KNH2)添加对LiH-NH3体系放氢动力学的影响。研究发现,在1 mol%添加量的基础上,LiNH2、NaNH2和KNH2的添加对样品的放氢反应产率都有提高作用,其中LiNH2的改善效果最佳。随后研究不同含量的LiNH2对该体系放氢性能的影响,发现1 mol%含量的掺杂能够最显著地提高反应的脱氢动力学。最后,基于LiNH2掺杂体系活化能的升高,提出LiNH2对该体系动力学改善的原因主要是由物理效应引起(包括更小晶粒的形成或者更洁净表面的出现)。再者,本文也系统地研究了多壁碳纳米管掺杂对Li3N储氢性能的影响。通过扫描电镜和全孔分析结果表明,多壁碳纳米管的掺杂促使Li3N颗粒尺寸的减小,具有更好的分散性。进一步研究发现,多壁碳纳米管掺杂可提高Li3N的吸放氢速率以及降低第一次氢化样品的放氢峰值温度。且随着添加量的增多,其改善效果基本呈增长趋势。最后,又对样品的吸放氢循环性进行了研究。与未掺杂样品相比,多壁碳纳米管的掺杂可显著增强Li3N的吸放氢循环稳定性。因此,多壁碳纳米管的掺杂使得Li3N样品的吸放氢性能得到优化。
【关键词】：氢化锂 氨气 氢气 氮化锂 动力学 循环性
【学位授予单位】：扬州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB34
【目录】：

• 摘要2-3
• Abstract3-7
• 第一章 绪论7-30
• 1.1 引言7-8
• 1.2 配位氢化物储氢体系8-10
• 1.2.1 铝氢化物储氢体系8-9
• 1.2.2 硼氢化物储氢体系9-10
• 1.3 碱金属氢化物与NH_3储氢体系10-17
• 1.3.1 碱金属氢化物与NH_3储氢体系的研究背景10-11
• 1.3.2 碱金属氢化物与NH_3储氢体系的基础研究11-12
• 1.3.3 碱金属氢化物与NH_3储氢体系的性能改善研究12-17
• 1.4 Li_3N储氢体系17-23
• 1.4.1 Li_3N储氢体系的研究背景17
• 1.4.2 Li_3N储氢体系的基础研究17-19
• 1.4.3 Li_3N储氢体系的性能改善研究19-23
• 1.5 选题依据和研究目的23-24
• 1.6 参考文献24-30
• 第二章 碱金属氨基化物对LiH-NH_3体系脱氢动力学改善的研究30-43
• 2.1 引言30
• 2.2 实验部分30-33
• 2.2.1 实验原料30-31
• 2.2.2 实验仪器31
• 2.2.3 实验样品的合成和前处理31-32
• 2.2.4 LiH与NH_3的放氢反应过程32
• 2.2.5 LiH与NH_3反应的放氢产率计算32
• 2.2.6 原料与反应产物的性能表征32-33
• 2.3 结果与讨论33-41
• 2.3.1 三种碱金属氨基化物添加的LiH-NH_3体系的脱氢动力学比较33-35
• 2.3.2 LiNH_2添加对LiH-NH_3体系的脱氢动力学影响35-38
• 2.3.3 添加LiNH_2改善LiH-NH_3体系脱氢动力学的机理研究38-41
• 2.4 本章小结41
• 2.5 参考文献41-43
• 第三章 多壁碳纳米管(MWCNTs)掺杂对Li_3N储氢性能改善的研究43-61
• 3.1 引言43-44
• 3.2 实验部分44-46
• 3.2.1 实验原料44
• 3.2.2 实验仪器44-45
• 3.2.3 实验样品的预处理45
• 3.2.4 样品的吸放氢动力学及循环性能测试45
• 3.2.5 样品吸氢后的TG-MS性能测试45
• 3.2.6 原料与反应产物的性能表征45-46
• 3.3 结果与讨论46-58
• 3.3.1 机械球磨方法掺杂的多壁碳纳米管对Li_3N结构及组成的影响46-49
• 3.3.2 多壁碳纳米管掺杂对Li_3N吸/放氢动力学的影响49-52
• 3.3.3 多壁碳纳米管掺杂对Li_3N吸/放氢循环性能的影响52-56
• 3.3.4 多壁碳纳米管掺杂对Li_3N吸/放氢产物的影响56-58
• 3.4 本章小结58
• 3.5 参考文献58-61
• 第四章 总结与展望61-62
• 致谢62-63
• 硕士期间发表的论文与专利63-64

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