新型储氢材料三氢化铝的研究进展_唐安江

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新能源材料——储氢材料的研究进展

目录1 储氢合金 (1)1.1 储氢合金的原理 (1)1.2 理想的贮氢金属氢化物 (2)1.3 常用储氢合金 (2)1.3.1 稀土系储氢合金 (2)1.3.2 镁系储氢合金 (2)1.3.3 镁基储氢材料的主要制备方法 (2)2 碳基和有机物储氢材料 (2)2.1 碳基储氢材料 (2)2.1.1 活性炭储氢 (2)2.1.2 碳纤维储氢材料 (3)2.1.3 碳纳米管储氢材料 (3)2.2 有机物储氢材料 (3)2.2.1 有机液体储氢 (3)2.2.2 金属有机物储氢 (3)3 络合物储氢材料 (3)4 玻璃微球储氢材料 (4)5 总结 (4)6 参考文献 (5)新能源材料——储氢材料的研究进展摘要综述了近年来储氢材料的研究进展, 简要介绍了合金、碳基和有机物、络合物和玻璃微球等几种主要储氢材料的储氢材料应用并指出储氢材料发展趋势。

关键词储氢材料，应用，进展能源是国民经济的基础, 是人类赖以生产、生活和生存的重要源泉。

随着科学技术的进步, 人类社会经历了薪柴、煤炭和石油三个能源阶段。

从未来社会能源结构看, 人类一方面要面对煤、石油等矿物能源的日益枯竭, 另一方面又要正视矿物能源所造成的环境污染问题。

如酸雨、温室效应等已给人类带来了相当大的危害, 而汽车尾气也成为大气污染的一个主要来源之一。

因此寻找一种可替代传统碳氢化合物能源的新能源已成为世界各国科学家毕生奋斗的目标。

氢在宇宙间含量丰富, 具有许多特殊的性质, 是理想的二次能源。

氢是一种高能量密度、清洁的绿色新能源, 它在燃料电池以及高能可充放电电池等方面展现了很好的应用前景。

在利用氢能的过程中, 氢气的储存和运输是关键问题。

传统的高压气瓶或以液态、固态储氢都不经济也不安全。

而使用储氢材料储氢能很好地解决这些问题。

目前所用的储氢材料主要有合金、碳基和有机物、某些络合物和玻璃微球储氢材料。

本文讨论了几种主要储氢材料的储氢功能特点, 综述了它们的近期研究进展。

储氢材料的研究与发展前景

目录1. 前言 (3)2. 储氢材料 (4)2.1金属储氢材料 (4)2.1.1镁基储氢材料 (5)2.1.2钛基（Fe-Ti）储氢材料 (8)2.1.3稀土系合金储氢材料 (9)2.1.4锆系合金储氢材料 (10)2.1.5金属配位氢化物 (11)2.2碳质储氢材料 (11)2.3液态有机储氢材料 (12)3. 储氢方式 (14)3.1气态储存 (14)3.2液化储存 (14)3.3固态储存 (15)4. 氢能前景 (15)参考文献 (17)储氢材料的研究与发展前景摘要：氢能作为一种新型的能量密度高的绿色能源, 正引起世界各国的重视。

储存技术是氢能利用的关键。

储氢材料是当今研究的重点课题之一, 也是氢的储存和输送过程中的重要载体。

本文综述了目前已采用或正在研究的储氢材料, 如镁基储氢材料钛碳基储氢材料、稀土储氢材料、碳质储氢等材料的研究进展、发展前景和方向。

关键字：储氢材料，储氢性能，储氢方式，发展前景1.前言当今世界, 化石燃料储量正在迅速减少, 现存储量不能满足日益增长的需求。

目前世界能源的80%来源于化石燃料, 但化石燃料的使用产生了大量有害物质, 对环境造成巨大影响。

因此, 加速能源系统向可再生能源转换以适应当前和未来世界能源需求, 是迫切需要解决问题。

氢原料来源广泛、无污染且能量转换效率高，是解决未来清洁能源需求问题的首选新能源之一。

氢是宇宙中含量最丰富的元素之一。

氢气燃烧后只产生水和热，是一种理想的清洁能源。

氢能利用技术，如氢燃料电池和氢内燃机，可以提供稳定、高效、无污染的动力，在电动汽车等领域有着广泛的应用前景。

由于氢能技术在解决人类面临的能源与环境两大方面的重大作用，国内外对氢能技术都有大量资金投入，以加快氢能技术的研发和应用。

氢能作为一种储量丰富、来源广泛、能量密度高的绿色能源及能源载体，正引起人们的广泛关注。

氢能的开发和利用受到美、日、德、中、加等国家的高度重视，以期在21世纪中叶进入氢能经济(hydrogeneconomy)时代。

储氢材料的原理解析与研究进展

氢是一种清洁的可再生能源。

储氢材料作为一种可逆的氢元素存储材料，在现代及未来的应用十分广泛。

对于储氢材料性质的研究，将会更好地推动我国相关研究领域的进步。

随着近年来我国经济的不断发展，能源消耗也在大幅度增加，化石能源储量减少，并产生一系列的环境问题，所以寻找一种安全可靠的绿色清洁能源是必然趋势，而氢元素一直是能源系列中的“宠儿”。

由于氢能是一种可循环利用的清洁能源，将在我国能源转换中扮演重要角色。

近年来，氢能产业从行业圈内逐渐走向大众视野，被认为是具有发展潜力的新型产业。

目前唯一存在的应用问题是氢能源的存储技术问题，为了解决这一问题，储氢材料正式问世，利用金属络合物储存氢能，其质量百分密度较高且具有一定的可逆性，实现了储氢材料的正式应用，而此类材料的具体应用也可以更好地推动相关领域的发展。

氢能的储存方式分析氢能是目前发现的能源体系中储量丰富且无公害的清洁能源，是理想化石燃料替代品，而且氢能在燃烧后的生成物只有水，对我国实现“碳达峰”“碳中和”等目标具有重要意义。

在氢能的应用体系中，氢能的存储制约了氢能走向实用化和规模化。

为了解决这一问题，诞生了储氢材料理念。

目前，有3种主要的储氢方式，分别为高压气态储氢、低温液态储氢和固态储氢。

1高压气态储氢高压气态储氢是目前应用广泛、相对成熟的储氢技术，即通过压力将氢气液化至气瓶中加以储存。

该技术的优点在于，其充装释放氢气速度快，技术成熟及成本低。

而其缺点在于：一是对储氢压力容器的耐高压要求较高，商用气瓶设计压力达到20 MPa，一般充压力至15 MPa；二是其体积储氢密度不高，其体积储氢密度一般在18～40 g/L；三是在氢气压缩过程中能耗较大，且存在氢气泄漏和容器爆破等安全隐患问题。

2低温液体储氢为了解决高压气体储氢体积储氢密度低的问题，人们提出了液态储氢的概念，低温液态储氢将氢气冷却至-253℃，液化储存于低温绝热液氢罐中，储氢密度可达70.6 kg/m3，体积密度为气态时的845倍。

储氢材料的研究进展

储氢材料的研究进展储氢材料是一种能够吸附和释放氢气的材料，广泛应用于氢能源领域。

目前，研究人员正在不断寻找新型的储氢材料，以提高氢气的吸附能力和储存密度，并且减少储氢过程中的能量损失。

以下是当前储氢材料研究领域的一些进展。

一、金属有机骨架材料（MOF）金属有机骨架材料是一种由金属离子和有机配体组成的晶体结构。

这种材料具有高度可控的孔隙结构，能够提供大量的吸附空间。

研究者已经成功开发出一系列储氢性能优良的MOF材料。

例如，Mg-MOF-74材料具有高达7.5 wt%的氢气存储密度，在77 K、20 bar的条件下可以实现高达6.0 wt%的氢气吸附。

二、共价有机框架材料（COF）共价有机框架材料是一种新型的多孔有机材料，由于其特殊的共价键连接方式，其结构稳定性和储氢性能较好。

例如，研究者在实验中发现，COF-5可以在77 K、物理吸附模式下实现高达7.2 wt%的氢气储存密度。

三、纳米多孔材料纳米多孔材料是一种具有高度可控孔隙结构和较大比表面积的材料。

这些材料具有丰富的储氢位点，并且能够实现快速的吸附和释放过程。

例如，一些石墨烯基的纳米多孔材料已经成功应用于氢能源领域。

研究者发现，这些纳米多孔材料能够实现高达5 wt%的氢气吸附。

四、氧化物材料氧化物材料是一种常见的储氢材料，具有较好的储氢性能。

例如，氧化镁和氧化钛等材料具有良好的氢气吸附能力。

此外，一些研究者还研究了稀土氧化物的储氢性能，并发现它们可以在相对较低的温度和压力下实现高储氢密度。

综上所述，储氢材料的研究进展十分迅速。

金属有机骨架材料、共价有机框架材料、纳米多孔材料和氧化物材料等新型储氢材料的开发，为增加氢气的储存密度以及减少储氢过程中的能量损失提供了新的思路和方法。

随着进一步研究和开发，相信未来储氢材料的性能将不断提高，并为氢能源的广泛应用提供有力支持。

高容量储氢材料的研究进展

高容量储氢材料的研究进展近年来，随着氢能源的快速发展，高效的储氢材料成为研究的热点之一、高容量储氢材料能够实现更高的氢气贮存密度，从而提高氢气的存储效率和燃烧效能。

下面将在以下几个方面介绍高容量储氢材料的研究进展。

首先，金属有机骨架材料（MOFs）是目前研究的一类重要的高容量储氢材料。

MOFs由金属离子与有机配体组成，具有高度可调性和孔隙结构。

通过调整配体的选择和结构设计，MOFs可以具备稳定的氢气吸附能力。

例如，MOF-177是一种常用的MOF材料，其具有相对较高的氢气吸附容量。

其次，多孔碳材料也是一种优秀的高容量储氢材料。

多孔碳材料具有大量的毛细孔和孔隙结构，提供了良好的氢气吸附位置。

大量研究表明，通过控制碳材料的孔隙大小和表面化学性质，可以显著提高氢气的吸附容量。

例如，通过炭化天然富勒烯（C60）可以获得高度多孔的碳材料，其具有很高的氢气吸附能力。

此外，金属氢化物也是一种重要的高容量储氢材料。

金属氢化物可以通过吸附和反应的方式储氢，并且具有高度的稳定性。

然而，研究人员一直在努力提高金属氢化物的储氢容量和反应动力学。

近年来，通过合金化和纳米化处理等手段，金属氢化物的储氢性能得到了显著改善。

最后，新型的高容量储氢材料也在不断涌现。

例如，二维材料、过渡金属储氢化物和聚合物等材料都被发现具有潜在的储氢能力。

这些新型材料在储氢容量、吸附能力和稳定性方面都具有独特的优势，并在实验室中取得了一定的研究成果。

总的来说，高容量储氢材料的研究进展非常迅速。

通过对材料结构和组成的调整，可以显著提高储氢容量和吸附能力。

未来，研究人员将继续探索新型的高容量储氢材料，并致力于解决储氢过程中的各种挑战，为氢能源的应用提供更加可靠的储氢方案。

三氢化铝合成及应用评价技术进展

CHINESE JOURNAL OF ENERGETIC MATERIALS
量控制问题，采用 AlH3 的表面处理或包覆等技术途径，能大幅提高 AlH3 在高能固体推进剂的实用化水平。关键词：三氢化铝；合成；固体推进剂；高能燃料；稳定性
中图分类号：T J5 5 ；V 5 1 2
文献标志码：A
D O I：1 0 .1 1 9 4 3 /C JE M 2 0 1 9 0 0 4
1 引言
固体火箭发动机是各种先进战略、战术导弹的动力系统，固体推进剂技术是固体火箭发动机的核心技术和支撑技术，对提高导弹的投送能力及小型化能力具有重要意义。在固体推进剂的各项性能中，高能量性能一直是研究者追求的目标，也是推动固体推进剂更新换代的原动力。为提高固体推进剂的能量性能，研究者们一直致力于含能粘合剂与增塑剂、高能量密度氧化剂和新型燃料的研制与使用。在新型燃料研制方面，1947 年，Finholt［1］利用 LiH 和 AlCl3 在乙醚溶液中反应首次制得 AlH3，目前共发现 α、α ′ 、β、γ、δ、ε、ζ 七种晶型，其中 α‑AlH3 最为稳定，其标准摩尔生成焓为 - 11.8 kJ·mol-1，绝对熵为 30.0 kJ·mol-1·℃-1，标准生成摩尔吉布斯自由能为 45.4 kJ·mol-1，相对分子质量为 30.0，密度为 1.48 g·cm-3，氢含量为 10.08%，储氢密度为 148 g·L-1，是液氢的两倍［2］。因 AlH3 含氢量高、燃烧产物分子量小、热分解温度相对较高，自首次合成以来就被视为新一代固体推进剂的理想燃料，用

直接法合成三氢化铝的研究进展

三氢化铝被用于新型氢能量电池储氢材料有机反应还原剂加聚反应催化剂等的研究但因其合成成本高反应条件苛刻产率低产物不利于分离提纯等特点而限制了它的规模生产
直接法合成三氢化铝的研究进展
摘要：三氢化铝被用于新型氢能量电池、储氢材料、有机反应还原剂、加聚反应催化剂等的研究,但因其合成成本高、反应条件苛刻、产率低、产物不利于分离提纯等特点而催化易反应,是唯一可能实现工业化生产的方法。叙述了氢化铝直接合成的方法及各自的特点,展望了直接法合成氢化铝的研究趋势。
文内图片：
不同加合产物结构图

新型储氢材料三氢化铝的研究进展_唐安江

非溶剂化 α － AlH3 晶体制取需要经过脱溶剂、相变结晶质量影响 α － AlH3 晶体热稳和结晶 3 个阶段，定性，要得到高纯度的 α － AlH3 晶体有一定困难。也可采用氢化铝锂和氢化硼铍反应制备 AlH3 。但因为铍有剧毒，该方法不适用。 8］在文献（专利）［中提到，在含有 Al 粉的乙醚， MgH AlCl 溶液中用 2 和 3 反应制得 AlH3 或 Mg（ AlH4 ） 2 。反应方程式如下：
乙醚的甲苯作为溶剂，分别使用溴化铝与氢化铝锂、浓硫酸与氢化铝锂反应，蒸馏脱除溶剂后得到非溶剂化的 α － AlH3 晶体。反应方程式如下：
7Al2 Br6 + 6LiAlH4 →8AlH3 ↓ + 6LiAl2 Br7 H2 SO4 + 2LiAlH4 →2AlH3 + Li2 SO4 + 2H2
理论含氢质量分数 10． 08% ，标准摩尔生成焓－ 11． 8 kJ / mol，绝对熵 30． 0 kJ / mol，标准生成摩尔 AlH3 微溶于乙醚，吉布斯自由能 45． 4 kJ / mol。溶于四氢呋喃（ THF），对肼惰性。在低于 10 ℃ 惰性气体条件下 AlH3 可保存很长时间。AlH3 在 175 ～ 200 ℃ 开始分解，放出氢气和生成金属铝
［2 ］
。图 1 是 AlH3
SEM 照片及分解放氢所得多孔金属铝 SEM 照片［3］。
图1
AlH3 SEM 照片（ a）和 AlH3 分解放氢后所得多孔金属铝 SEM 照片（ b）
1
1． 1
AlH3 简介
AlH3 物理化学性质
3 AlH3 ，相对分子质量 29． 99 ，密度 1． 486 g / cm ，

三氢化铝干法合成研究进展

表１Ｐｏｗｄｅｒｍｅｔ干法ＡｌＨ３合成工艺和传统有机金属工艺对比
Ｔａｂ．１ＣｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆＡｌＨ３ｓｙｎｔｈｅｓｉｓｐｒｏｃｅｓｓｅｓｂｙＰｏｗｄｅｒｍｅｔｄｒｙｍｅｔｈｏｄｗｉｔｈｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｏｒｇａｎｏｍｅｔａｌｌｉｃｍｅｔｈｏｄ
性能环境友好工艺复杂性工艺经济性产品质量易放大性
５烷基铝转化法
ＪａｍｅｓＡ．Ｓｃｒｕｇｇｓ［１７］在烷基铝的存在下，在低于１００℃，约１２ＭＰａ压力下用铝加氢制备三氢化铝。反应式如下：
Ａｌ＋Ｒ２ＡｌＨ＋１．５Ｈ２→［２ＲＡｌＨ２］ →ＡｌＨ３＋Ｒ２ＡｌＨ（２）Ｒ为ＣＨ３、ＣＨ２ＣＨ３或ＣＨ２ＣＨ（ＣＨ３）２
ＪａｓｏｎＡｌｌａｎＧｒａｅｔｚ等在专利［１２］中介绍了用活性铝在胺类溶剂中加氢制备ＡｌＨ３的方法：先将铝粉溶于ＴＥＤＡ－ＴＨＦ中形成溶剂化铝以降低加氢反应中的自由能，加入少量催化剂（Ｔｉ），然后通入压力约４ＭＰａ的氢气，在５００ｒ／ｍｉｎ的搅拌速率下室温反应３ｈ完成加氢。然后在３０￣９０℃ 真空抽除溶剂。经Ｘ射线衍射分析，产物中不存在铝粉和ＴＥＤＡ。
· ３５ ·
成三氢化铝的关键步骤。Ｐｏｗｄｅｒｍｅｔ公司２００９— ２０１３年研制三氢化铝预计需投入１４５万美元。Ｐｏｗｄｅｒｍｅｔ公司报道其制备三氢化铝的水平已达到或超越俄罗斯。
改进的烷基铝制备三氢化铝工艺代表当前三氢化铝制备技术最高水平，该技术的开发成功将大大推动三氢化铝在燃料电池、含能材料、有机合成等领域的应用研究。
在无水无氧的压力容器中，铝粉和质量分数２％催化剂（ＴｉＣｌ３）混合均匀，通入液体二氧化碳（８９ＭＰａ）和氢气（５０ＭＰａ），加热至６０℃达到超临界状态，以１５０ｒ／ｍｉｎ的速率搅拌１ｈ后冷却到室温，得到灰色粉末状ＡｌＨ３。该法也可同时混入溶剂如乙醚、四氢呋喃、三甲胺等进行反应。

三氢化铝的合成及性能研究

刘明星，何金选，曹一林
（中国航天科技集团公司四院四十二所，襄樊￣１３０）
摘要：用ＬＡＨ还原ＡＣ３采ｉｌ１１的方法制备了ＡＨ，１３产品的产率大于９％。采用不同的稳定剂对合成的样品进行了稳０定化处理，将经处理的样品通过在７Ｏ℃进行放气量测试比较了热稳定性，发现经稀酸处理的ＡＨ样品稳定性最好。研究１３了ＡＨ３Ｉ的安全性能，并通过ＤＣ法研究了ＡＨ与常用推进剂组分的相容性。Ｓ１３关键词：无机化学；１３合成；能ＡＨ；性中图分类号：５２Ｖ１文献标识码：Ａ文章编号：０６２９（０８０－７－４１０－３２０）１０５０７０
量约占整个推进剂组分含量的１％。因此，择更高８选能量的燃料代替现有的金属粉末燃料是有效提升推进２实验
．剂能量的方法之一。目前，用于固体推进剂配方中的２１仪器与试剂德国Ｄ８转靶多晶衍射仪；ｌｅｔ公司ＶｒＬＥｅｎｒｍａａｉＥｏ燃料主要是铝粉，ＡＨ而Ｉ相对于铝粉具有燃烧热更
％２％该推进剂具有较低的感度、较高的热目前，国的固体火箭大多使用复合固体推进剂。量为６一７，各０Ｏ年代末也曾对含ＡＨ的１复合推进剂性能良好、用温度范围较宽、量较高，稳定性。国内在２世纪７使能但其理论比冲为２２５—２６７Ｎ・／ｇｌ。金属粉末燃推进剂配方进行短暂研究，由于当时所采用的固体０９ பைடு நூலகம்ｓｋｊＩ料（如铝粉、镁粉等）是广泛用于复合固体推进剂中能推进剂体系及ＡＨ合成工艺和后处理方法存在一些没有得到满意的结果。有效提高推进剂体系比冲的重要组分之一，其质量含问题，

三氢化铝稳定化方法研究进展

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三氢化铝应用于燃料电池的研究进展

燃料电池是一种新型清洁能源转化技术，已被广泛研究和应用。

燃料电池可以将燃料和氧气直接转化成电能，在转化过程中不会产生任何有害气体，因此被视为一种具有很大潜力的能源转化技术。

在燃料电池中，燃料是燃料电池的核心，不同的燃料对燃料电池性能产生不同影响。

三氢化铝作为燃料之一，在燃料电池中也被广泛研究。

1. 三氢化铝的基本性质及反应机理三氢化铝是一种无色、无味、易挥发的液态化合物，化学式为AlH3。

ALH3 在常温常压下呈现液态，但在常温高压下也可以呈现固态。

ALH3 在空气中可以燃烧并释放出高热量，从而产生水蒸气和氧化铝。

在燃料电池中，ALH3 通过催化剂的作用，与氧气反应，产生水和电能，反应的化学方程式为:2AlH3 + 3O2 → 2Al(OH)3 + 3H2O + 3528kJ由于ALH3 的燃烧释放的能量非常大，因此相对于其他燃料，ALH3 可以产生更高能量密度的电池。

而且，在燃烧过程中，所产生的副产品只有水和氧化铝，不存在其他的有害气体。

因此，ALH3 被认为是一种可再生、可持续发展的燃料，具有很大的应用前景。

2. 三氢化铝在不同类型燃料电池的应用三氢化铝可以用于各种类型的燃料电池，包括质子交换膜燃料电池、固体氧化物燃料电池、碱性燃料电池等。

质子交换膜燃料电池(PEMFC) 是目前应用最广泛的燃料电池之一。

PEMFC 可以在较低温度下工作，它与其他类型燃料电池相比，具有更高的发电效率和更高的功率密度。

三氢化铝在PEMFC 中的应用已经被广泛研究。

在PEMFC 中，ALH3 需要与另一种燃料如丙烷或乙醇配合使用，在配合的情况下，ALH3 可以产生更多的氢，从而提高电池的效率。

固体氧化物燃料电池(SOFC)是一种高温燃料电池，它能够在高温下将燃料氧化成电能。

SOFC 的工作温度通常在800-1000 摄氏度之间，具有高的效率和长的寿命。

SOFC 可以使用三氢化铝作为燃料，但是由于ALH3 在高温下分解的温度非常低，因此在SOFC 中，必须加入一些传导性较好的添加剂来促进ALH3 的分解，从而确保SOFC 的正常运行。

三氢化铝合成及应用评价技术进展

三氢化铝合成及应用评价技术进展三氢化铝（AlH3）是一种重要的无机化合物，具有丰富的应用前景。

它具有高比表面积、优异的催化性能以及良好的吸附性能等特点，因此被广泛应用于催化剂、氢能源等领域。

本文将综述三氢化铝合成及应用评价的技术进展。

首先，三氢化铝的合成方法有多种，常见的有化学气相沉积法和化学液相沉积法。

化学气相沉积法通常通过将铝原料与氢气在高温下反应来合成三氢化铝。

这种方法简单易行，但存在反应条件难以控制、产品纯度低和产率低等问题。

化学液相沉积法则通过将溶液中的阿尔明铝和还原剂反应来合成三氢化铝。

该方法能够得到高纯度的三氢化铝，并且易于控制反应条件和提高产率。

在应用方面，三氢化铝主要用于催化剂和氢能源领域。

作为催化剂，三氢化铝常用于精细化学品合成、有机合成和半导体制备等过程中。

具体而言，三氢化铝可以作为还原剂、氢化剂和脱氢剂，用于催化各种有机物的氢化、脱氢和还原反应。

此外，三氢化铝还可以用于催化剂的修饰和改性，提高催化活性和选择性。

另一方面，三氢化铝也被广泛应用于氢能源领域。

由于三氢化铝能够释放出高纯度的氢气，因此它被视为一种理想的氢气储存材料。

研究表明，三氢化铝可以通过热解、水解和化学反应等方式释放出氢气，并能够实现高效的氢气储存和释放。

此外，三氢化铝还可以与其他材料结合，例如金属化合物、碳材料和多孔材料，形成复合材料，提高氢气储存和释放的性能。

总结起来，三氢化铝合成及应用评价的技术进展主要包括合成方法的改进和应用领域的拓展。

目前，化学液相沉积法合成三氢化铝的技术已经相对成熟，可以获得高纯度的产品。

在应用方面，三氢化铝在催化剂和氢能源领域具有广泛的应用前景。

未来的研究应该进一步优化合成方法，提高产品的纯度和产率，并探索新的应用领域，以促进三氢化铝的产业化和应用推广。

美国制成基于三氢化铝的储氢容器

美国制成基于三氢化铝的储氢容器
佚名
【期刊名称】《现代材料动态》
【年(卷),期】2012(000)003
【摘要】美国萨瓦那河国家实验室（SRNL）的科学家利用含三氢化铝的轻型材料制成了小型储氢容器，并证明它的氢释放率适合为小型商用燃料电池提供动力，这为未来大规模制造便携式发电系统铺平了道路，在军用和商用领域都可能得到应用。

【总页数】2页(P20-21)
【正文语种】中文
【中图分类】TQ116.29
【相关文献】
1.美制成基于三氢化铝的储氢容器 [J], 张巍巍
2.用量子力学研究膦化三氢化铝储氢材料在磷化氢催化作用下的释氢反应机理 [J], 张婷;王丽
3.热脱附谱技术在储氢容器材料氢陷阱研究中的应用研究进展 [J], 屈文敏;花争立;李雄鹰;顾超华;郑津洋;赵永志
4.对储氢方式及储氢容器改进方法的研究 [J], 邢振禄
5.对储氢方式及储氢容器改进方法的研究 [J], 邢振禄
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用量子力学研究膦化三氢化铝储氢材料在磷化氢催化作用下的释氢反应机理

用量子力学研究膦化三氢化铝储氢材料在磷化氢催化作用下的释氢反应机理张婷;王丽【摘要】利用量子力学第一原理研究了储氢材料膦化三氢化铝（AlH3 PH3）在催化剂膦（PH3）作用下的释氢反应机理；首先在M P2/aug-cc-pVDZ水平上计算了反应物、过渡态和产物的几何构型和频率，进而利用内禀反应坐标理论确定了反应的最小能量路径，随后在CCSD（T）/aug-cc-pVDZ水平上对基于MP2优化的几何构型进行了能量校正。

结果表明，AlH3 PH3释氢的能垒高于Al―P键的离解能，而催化剂 PH3不能降低AlH3 PH3的释氢能垒。

因此，需要寻找其他的催化剂以使AlH3 PH3成为一种合用的储氢材料。

%The hydrogen-releasing mechanism of phosphine alane (AlH3 PH3 ) under the cataly-sis of hydrogen phosphide (phosphine ,PH3 ) was theoretically studied using the first principle of quantum mechanics .Firstly ,geometries and frequencies of the stationary points (reactants , products ,and transition states) were calculated at MP2/aug-cc-pVDZ level .Then the mini-mum energy path was calculated at the same level by making use of intrinsic reaction coordinate theory .Finally ,the energy of the geometry optimized based on MP2 was calibrated at CCSD (T)/aug-cc-pVDZ level .It was found that the hydrogen-releasing energy barrier of AlH3 PH3 is higher than the dissociation energy of Al ―P bond ,and catalyst PH3 i s unable to reduce the energy barrier .Therefore ,it is imperative to seek for suitable catalysts before AlH3 PH3 is used as a desired hydrogen storage material .【期刊名称】《化学研究》【年(卷),期】2013(000)003【总页数】4页(P260-263)【关键词】量子力学;膦化三氢化铝;储氢材料;磷化氢;催化;释氢反应机理【作者】张婷;王丽【作者单位】河南大学化学化工学院，环境与分析科学研究所，河南开封475004;河南大学化学化工学院，环境与分析科学研究所，河南开封475004【正文语种】中文【中图分类】O641.3随着社会发展、人口增长，传统能源日渐枯竭以及人类对环境污染问题的不断重视，氢能作为一种高能量密度、清洁的绿色新能源，引起了人们的广泛关注[1]. 近年来许多科学家致力于硼烷(NH3BH3)的研究[2]，NH3BH3作为一种富含氢的固体材料, 既不易燃又不易爆，分子质量(30.9 g/mol)较低却有较高的含氢量(19.6wt%)，并且含有N-H酸性键及B-H碱性键，因此，NH3BH3及其衍生物近年来被认为是很好的车载储氢材料. DIXON[3-4]等人的研究表明AlH3和BH3作为催化剂能够降低NH3BH3及其同主族物质三氢化铝氨化物(NH3AlH3)的释氢能垒，使其远低于B-N或Al-N键的离解能，有效的促进释氢反应的进行. 除了氨以外，包含磷元素的储氢材料膦化三氢化铝(AlH3PH3)同样也有较好的热力学性质[5]，因此推测其可能成为潜在的储氢材料. 但是AlH3PH3与NH3BH3和NH3AlH3面临同样的问题，AlH3PH3释氢反应的能垒(137.1 kJ/mol)高于Al-P键的离解能(44.4kJ/mol)，使释氢反应无法实现. 我们已经研究了AlH3和BH3能减低反应能垒使其低于Al-P键离解能，可以促进释氢反应的进行，而PH3是否也是一种催化剂能够有效的促进AlH3PH3释氢反应的进行呢？本文作者将以AlH3PH3为对象，研究其在PH3催化作用下释氢反应的反应机理.1 计算方法本文涉及的所有电子结构的计算都是利用GAUSSIAN 09[6]程序完成的. 首先利用二级微扰理论(MP2)[7]以augmented correlation-consistent doublezeta(aug-cc-pVDZ)[8-9]为基组优化了所有稳定点(包括反应物，过渡态和产物)的几何结构，在相同的水平下对其构型进行频率分析来确认所得到的几何构型. 然后从过渡态构型出发，利用内稟反应坐标(IRC)[10]理论计算了反应的最小能量途径(MEP). 最后，为了得到更精确的能量，在CCSD(T)[11-13]方法下以aug-cc-pVDZ为基组进行了单点能量校正.2 结果与讨论图1绘出了在MP2/aug-cc-pVDZ水平下优化得到的六个过渡态构型的几何参数. GRANT等人[5]在相同水平下计算了AlH3PH3的几何构型和能量. 他们的研究表明AlH3PH3释氢反应接近热中性，焓值约为23.4 kJ/mol. 而且AlH3PH3释氢反应的能垒高于Al-P键的离解能，因此若使AlH3PH3成为一种潜在的储氢材料，需要为其寻找合适的催化剂.键长单位为纳米(nm)，键角单位为(°)图1 在MP2/aug-cc-pVDZ水平下各驻点的几何结构 Fig.1 Optimized geometries of stationary points at MP2/aug-cc-pVDZ level图2绘出了以PH3为催化剂，AlH3PH3释氢反应包含零点能校正的反应势能面的示意图. 从图2可以看出，此六个过渡态包含了三种过渡态类型，其中过渡态palp-tspp1和palp-tspp2为一类过渡态，H2中H原子分别来源于催化剂PH3和反应物中的PH3基团，并且两个过渡态构型相似都形成六元环骨架，但是P-H-H-P中两个H原子电性相同，因此能垒较高，分别为264.9 kJ/mol和264.3kJ/mol. 另一类过渡态palp-tsalp代表H2中H原子分别来自催化剂PH3和反应物中AlH3基团，在这个过渡态构型中也形成了六元环骨架，但是Al-H-H-P中两个H原子连接不同的原子使其电性不同，因此能垒较低为187.8 kJ/mol. 而过渡态palp-tslew1、palp-tslew2和palp-tslew3是另外一类过渡态，H2中H原子分别来源于反应物PH3和AlH3基团，即产物H2中的H原子不来自于催化剂PH3. 反应物中P原子上的H原子向Al原子靠近，同时与Al原子上的H原子以H2形式释放，此类过渡态能垒最低，分别为149.3、118.0、117.4 kJ/mol. 其中后两个能垒稍低于无催化剂条件下AlH3PH3的释氢反应能垒(137.1 kJ/mol)，但是所有六个过渡态的能垒都高于Al-P键的离解能(44.4 kJ/mol)，因此PH3并没有起到促进释氢反应的作用.图2 反应AlH3PH3+PH3→AlH2PH2+H2+PH3在CCSD(T)/aug-cc-pVDZ//MP2/aug-cc-pVDZ水平下包含零点能校正的反应势能面示意图(图中的能量是以反应物能量为零点的相对能量)Fig.2 Schematic pathways for the reaction AlH3PH3+PH3→AlH2PH2+H2+PH3. Relative energies with ZPE at theCCSD(T)/aug-cc-pVDZ//MP2/aug-cc-pVDZ level are in kJ/mol3 结论本文研究了AlH3PH3在催化剂PH3存在情况下释氢反应的微观反应机理. 研究表明，加入PH3后AlH3PH3释氢能垒有所降低，最小为117.4 kJ/mol，但仍高于Al-P键离解能(44.4 kJ/mol)，所以PH3不能有效的促进AlH3PH3释氢反应的进行.参考文献：[1] MAO Zong Qiang. Hydrogen energy-the 21st century′s green energy[M]. Beijing: Chemical Industry Press, 2005:148.[2] YOON C W, SNEDDON L G. Ammonia triborane: a promising new candidate for amineborane-based chemical hydrogen storage [J]. J Am Chem Soc, 2006, 128: 13992-13993.[3] NGUYEN M T, NGUYEN V S, MATUS M H, et al. Molecular mechanism for H2 release from BH3NH3, including the catalytic role of the Lewis acid BH3 [J]. J Phys Chem A, 2007, 111: 679-690.[4] NGUYEN V S, MATUS M H, NGAN V N, et al. Theoretical study of the hydrogen release from ammonia alane and the catalytic effect of alane [J]. J Phys Chem C, 2008, 112: 5662-5671.[5] GRANT D J，DIXON D A. 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三氢化铝制备工艺及稳定性研究进展

三氢化铝制备工艺及稳定性研究进展
张志国;何伟国;赵传富;牛群钊;夏宇
【期刊名称】《化学推进剂与高分子材料》
【年(卷),期】2010(8)2
【摘要】综述了三氢化铝(AlH3)的晶体形态特征,以及α-AlH3的性质、合成方法、表征和稳定化方法,着重讨论了获得高质量α-AlH3结晶的条件和操作方式。

【总页数】5页(P11-14)
【关键词】α-AlH3;合成;稳定化;结晶
【作者】张志国;何伟国;赵传富;牛群钊;夏宇
【作者单位】黎明化工研究院
【正文语种】中文
【中图分类】V512
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