镁基氧化物对氢化镁储氢性能的改性机制研究

发布时间：2024-04-16 21:33

　　随着传统石化能源的逐渐枯竭以及环境污染的日益加重,传统的燃油汽车正逐步被新能源汽车所替代。氢燃料电池汽车因为其能量转化率高、低噪音和零排放等优点而备受关注。作为固态储氢材料的氢化镁(MgH2)因具有储氢容量高、成本低、质量轻等特性,被认为是极具发展前景的车载储氢材料之一。然而,MgH2较高的热稳定性以及迟缓的吸放氢动力学导致其放氢温度偏高、吸放氢速率缓慢。研究发现,MgH2在制备或吸放氢循环过程中极易被氧化而生成少量氧化镁(MgO),但该类氧化物对MgH2储氢性能的影响机制至今尚未完全清楚。为了澄清镁基氧化物对MgH2储氢性能的影响及机制,本论文以纯MgO和过渡金属TM(TM=Ti,V,Nb,Fe,Co,Ni)掺杂的Mg(TM)O氧化物作为添加剂,从理论和实验两方面系统研究了镁基氧化物对MgH2储氢性能的影响,并对其电子机制进行探索。首先,采用第一性原理计算方法,系统研究了 MgH2单分子在纯MgO和Mg(TM)O表面的放氢反应行为以及氧化物对MgH2单分子的限域效果。发现,所有镁基氧化物均使Mg-H键长增大,导致MgH2单分子稳定性削弱、放氢能降低,并且氧化物对MgH2放氢性能的改性...

【文章页数】：85 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图１．】（ａ）球磨后的ＭｇＨ２及ＭｇＨ２－１０ｗｔ％ＬａＣｂ在３２０?°Ｃ和真空下的等温放氢动力学曲线；??（ｂＭＨ２－１０?ｗｔ％?ＬａＣｌ３?的?ＸＲＤ?图谱［４１１??

的特性以及提供更多的纳米通道来催化ＭｇＨ２，发现ＭｇＨ２－Ｎａ２Ｔｉ３〇７和??ＭｇＨ＞Ｔａ２〇５复合材料分别在５０?°Ｃ和１７?°Ｃ的环境中仍能吸收氢气，展现出极低的吸氢??温度。??１．３．１．３金属卤化物催化剂??由于镁离子与卤化物离子之间极易发生化学反应，因此金属卤化物可....

图１．２氧化还原石墨烯与ＭｇＨ２纳米层复合结构示意图１５５］??

?第一章绪论???内吸收４．４?ｗｔ％的氢气。不仅如此，在经过１００次吸放氢循环后，该复合材料几乎没有??动力学性能的降低。这可能是由于碳的同素异形体防止了?ＭｇＨ２颗粒的团聚和长大，并??加速了?ＭｇＨｂ系统的电荷转移，从而提高体系的循环性能。??二?＆?？?ｃ?气?ｈ２ｏ??....

图１．３（ａ）ＭｇＨ２＠ＣＭＫ－３的透射电镜图以及（ｂ）暗场相；（ｃ）高分辨率透射电镜和（ｄ）选区电子衍射图；??（ｅ）－（ｇ）Ｍｇ在不同方向上的元素图谱；（ｈ）ＭｇＨ２＠ＣＭＫ－３的示意图［２８］??

于限制ＭｇＨ２纳米粒子的团聚和生长［５６］。近期，研究者将ＭｇＨ２颗粒限??域进平均孔径为１３?ｎｍ的碳气凝胶材料中，使其比纯ＭｇＨ２的放氢动力学快５倍以上［５７］，??但增加孔洞中纳米限域的ＭｇＨ２的负载率难度较大，意味着相当一部分ＭｇＨ２可能位于??孔隙之外，从而增加块状Ｍｇ....

图１．４储氢复合材料示意图及其合成方法Ｉ＃??１．３．３催化和纳米限域协同改性??

?第一章绪论???ＭＯＦ材料中，通过物理吸附和化学反应两种方式，来将其作为一种混合储氢材料。该??材料在增加各项同性的物理吸附性能的同时，还协同改性了其化学吸放氢的性能。在最??近的研宄中，轻质纳米孔聚合物具备实现更好储氢性能的潜力。因此，Ｊｅｏｎ等人将??ＰＭＭＡ这种具有气体选....

本文编号：3956717