Mg-Li合金制备与储氢性能的研究
本文关键词：Mg-Li合金制备与储氢性能的研究 出处：《广西大学》2015年硕士论文 论文类型：学位论文
【摘要】：Mg与Li均是轻质高能量密度的储氢材料,它们的氢化物均较为稳定。本文首先探索了Mg-Li二元储氢合金的制备工艺,继而实验探索了Li含量不同对Mg-Li储氢性能的影响,最后探索了A1的添加对Li3Mgl7合金储氢性能的改性。1、利用烧结及球磨方法制备了Mg-Li二元合金,研究了不同热处理方法以及不同球磨时间对Mg-Li合金相结构与储氢性能的影响。制备方法为：烧结+随炉冷却+球磨(1#)、烧结+液氮淬火+球磨(2#)、直接球磨(3#)。经对合金样品的XRD分析表明：粉末烧结法具有反应迅速、合金化程度高的优点,机械合金化法制备过程相对较慢,且球磨时间越长,合金化程度越高。三种样品的主相均为Li3Mg7。经过吸放氢循环之后,样品的Li3Mg7相均消失,生成的LiH固溶进Mg/MgH2晶格中。经对比,发现3#的储氢量最高和储氢性能最好,这可能是由于1#、2#样品制备过程中的氧化。结果表明不同热处理方法对样品的性能造成的影响不大。2、通过改变Mg-Li配比,采用机械球磨的办法制备了Mg-Xat.%Li(X=10,25,40)二元合金。XRD测试发现经过20小时的球磨之后产物的合金相分别为Li3Mg17、Li3Mg17、Li3Mg7。PCI曲线测试显示其可逆储氢容量分别为6.30 wt.%,5.88wt.%和5.29wt.%。通过Kissinger方程计算三种样品的放氢激活分别为162.1 kJ·mol-1、155.4kJ·mol-1、132.7 kJ·mol-1。表明Li的添加有助于降低了放氢反应的激活能,但降低了体系的总储氢量。3、研究了Al的添加对于Mg-Li合金储氢性能的影响,采用振动球磨的方法制备了Li3Mg17AlX(X=O,1,5,12)储氢合金。XRD测试发现,经过了5小时的高能振动球磨,样品均即可合金化。其中铝含量最高的4#样品主相为Li3Mg17、LiAl和A1,经多次活化后转变为Mg17Al12。SEM测试发现样品的颗粒度随Al含量的增加而降低,且颗粒表面平整度下降,这有助于改善材料的动力学。PCI曲线测试表明四种样品的可逆储氢量分别为6.82wt.%、6.31 wt.%、4.54wt.%、3.12wt.%。且随着A1含量的增多,样品的吸放氢平台压逐渐上升,放氢曲线的滞后现象明显得到改善。根据Van't Hoff方程计算发现随着Al含量的增多样品的放氢反应焓降低,Li3Mg17A112样品的性能最好,放氢反应焓为87.7 kJ·mo1-1,低于其他样品。吸放氢动力学测试发现A1含量的添加有助于材料的吸放氢动力学的提高。4#样品的动力学最好,但其储氢量最低。DSC测试发现随着Al含量的增多,样品的分解吸热峰温度逐渐降低。而通过Kissinger方程计算得到的样品放氢激活能依次为187.8 kJ·mol-1、184.1 kJ·mol-1、177.5 kJ·mol-1、176.9 kJ·mol-1。
【学位授予单位】：广西大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG146.22
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