【摘 要】
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本文以Al粉、自制NaMgH3,Li3AlH6以及其他掺杂剂为原料,采用球磨法制备了具有高容量的新型复合制氢材料,具体研究内容如下:利用机械球磨法制备了Al-Li3AlH6-CaO复合材料,研究
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本文以Al粉、自制NaMgH3,Li3AlH6以及其他掺杂剂为原料,采用球磨法制备了具有高容量的新型复合制氢材料,具体研究内容如下:利用机械球磨法制备了Al-Li3AlH6-CaO复合材料,研究结果表明,CaO对Al-Li3AlH6在空气中具有一定的保护作用。当添加的CaO质量分数达到35 wt%时,复合材料在空气中放置30天,其产氢量仅下降了18.8%;而未添加CaO的Al-Li3AlH6在空气中放置5天,其产氢量就下降了45.4%。同时,研究还发现添加CaO还可提升复合材料产氢性能,当CaO的添加量为30 wt%时,材料的产氢率提升了40.1%。这些归于CaO在空气中可阻止氧、水蒸气与Al粉的接触;而遇水可产生Ca(OH)2的碱性环境,这有利于Al与水的反应。采用机械球磨法制备了Al-NaMgH3复合材料,研究表明NaMgH3对材料的产氢性能有着良好的增益作用。通过增加复合材料中的NaMgH3含量可以提高材料的产氢性能。当NaMgH3含量为20 wt%,球料比为60:1,球磨时间为7 h的球磨条件下,复合材料的产氢量达到642.9 mL/g,产氢率为46.6%,最大产氢速率为643.5 m L/(g·min)。对复合材料Al-15 wt%NaMgH3在不同温度下的产氢性能进行研究,发现NaMgH3能有效地降低整个复合体系的活化能,从而增强了该体系的反应性。机理研究表明NaMgH3本身可与水反应释放氢气,提高了材料本身的放氢容量;同时,释放的热量和产生的碱性环境又促进了铝水反应的进行。另外,NaMgH3水解产生的Mg(OH)2会和Al表面的Al(OH)3复合,形成氢氧化物薄膜层阻碍反应的进行。这是Al-NaMgH3复合材料转化率低的原因。在Al-NaMgH3体系的研究基础上加入不同金属单质组成三元复合材料。通过对这一系列的复合材料的产氢性能研究,发现了Bi对于该体系的影响最为显著。其中(Al-20wt%NaMgH3)-10 wt%Bi体系的氢气产量和产氢率分别为1057.6 m L/g和85.2%,这比未加Bi的二元体系的产氢率提升了41.5%。在此三元体系的基础上,添加无机盐类或者金属络合氢化物组成四元体系。其中Li3AlH6表现最佳,该复合材料的氢气产量为1379.8mL/(g·min),其产率达到100%。
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