论文部分内容阅读
人类的生产生活离不开能源，它是人类一切活动的物质基础。当前人类最最关心和关注的问题便是能源的发展和利用。目前，氢能作为最理想的绿色能源成为全世界研究和开发的热点。在实际应用当中氢能储存是需要解决的最关键问题，其中固体储氢受到研究者们的广泛关注。在固态储氢材料中，金属-氮-氢体系的储氢材料拥有较高的储氢容量、可逆性好、吸放氢条件相对比较温和，材料本身也比较稳定，被认为是最有前景的储氢材料之一。本文从组成和催化剂两个方面对Li-Mg-N-H系统储氢材料进行了研究，并通过实验得出以下结论：（1）PCT测试研究表明两种不同组成的Li-Mg-N-H系统（即LiNH2-MgH2体系和Mg（NH2）2-LiH体系）在150240℃的温度范围内都有比较明显的放氢平台。系统的温度达到200℃以上时储氢量均为4.5wt.%以上，并且系统的平衡压力随着温度的升高而增大。系统的组成与平衡压力之间的关系满足范特霍夫方程，两者放氢的焓变分别为ΔH=40.4kJ/molH2（LiNH2-MgH2体系）和ΔH=42.8kJ/molH2（Mg（NH2）2-LiH体系）；熵变为ΔS=123.6JK-1/molH2和ΔS=149.2JK-1/molH2；两个体系自由能的变化相差不大。（2）吸放氢动力学研究表明LiNH2-MgH2储氢系统具有较快的动力学性能，而且其反应速度要快于Mg（NH2）2-LiH储氢体系。两种组成系统的最终脱氢产物均为Li2Mg（NH）2，该物质具有良好的可逆吸放氢性能。从脱氢反应动力学可计算得到其活化能，前者约为Ea=42.5kJ/mol，后者的活化能约为Ea=51.7kJ/mol。两个体系的不同是，前者多余的是氢化镁，而后者多余的是氢化锂。通过吸放氢动力学实验和p-c-T实验表明氢化镁对系统的吸放氢速率的影响要强于氢化锂，但后者对抑制吸放氢反应的副反应产物氨气的释放作用稍强于前者，因为氢化锂与氨气的反应较氢化镁快。（3）通过50h以上的机械球磨就可以使CaCO3颗粒纳米化，其颗粒度可减小到100nm左右。纳米CaCO3催化剂的加入并不能改变Li-Mg-N-H体系储氢材料的脱氢平衡压力，但是对其吸放氢动力学性能具有明显的加快作用。这说明CaCO3起到了很好的分散作用，使固体颗粒之间的接触面积增大，反应速率加快。