镁基储氢材料的改进
轻质镁基储氢材料的高效催化改性研究
轻质镁基储氢材料的高效催化改性研究∗许以欣;肖学章【摘要】借助储氢性能测试仪和 Netzsch STA 449F3型同步热分析仪研究催化改性 Mg2 FeH6体系的放氢特性。
程序升温放氢实验和等温放氢实验结果表明,添加了 TiMn2、TiAl 或 Ti 的 Mg2 FeH6样品和未添加催化剂的 Mg2 FeH6样品放氢反应动力学特征相似,反应速率有所提高,但不明显,放氢温度提前27℃左右。
且催化性能 TiMn2最好,纯 Ti 其次,TiAl 较差。
%The purpose of this experiment was to research the influence of TiMn2 ,TiAl,and Ti on hydrogen storage properties of Mg2 FeH 6 system,by using of hydrogen storage performance tester and Netzch STA 449F3 thermalanalyser.The results of TPD and isothermal hydrogen desorption test indicate that TiMn2/TiAl/Ti-doped and unalloyed Mg2 FeH 6 have the similar desorption kinetics of the hydrogen storage.The reaction rate of doped Mg2 FeH 6 was a little higher,but not much.The above catalyst can decrease the endothermic peak tem-perature about 27 ℃.And the catalytic performance of TiMn2 was the best,pure Ti was the better,TiAl was the worst.【期刊名称】《功能材料》【年(卷),期】2015(000)007【总页数】4页(P7135-7137,7142)【关键词】镁基;储氢;催化改性;Mg2 FeH 6【作者】许以欣;肖学章【作者单位】浙江大学材料科学与工程学系，杭州 310027;浙江大学材料科学与工程学系，杭州 310027【正文语种】中文【中图分类】TG139+.71 引言研究表明，固态储氢是利用吸氢材料与氢气反应生成固溶体和氢化物的储氢方式，较其它储氢方式如液态、气态储氢有使用方便、安全性高和储氢体积密度大的优点［1］。
浅析新能源汽车电池用新型镁基储氢合金的组织与性能论文
浅析新能源汽车电池用新型镁基储氢合金的组织与性能论文新型的清洁能源备受业界关注，其中氢能是人们普遍认为极具应用前景的新型能源之一。
储氢合金是促使氢能大规模应用的有效途径。
在新能源汽车电池中，镁基储氢合金由于轻便、安全性好、储氢容量大和价格相对较低等优点被誉为新一代极具竞争力的储氢合金。
但是，现有的Mg2Ni镁基储氢合金存在电化学循环稳定性不好，限制了镁基储氢合金的商业化进程，迫切需要对现有的镁基储氢合金进行改性。
鉴于此，笔者在Mg2Ni镁基储氢合金中复合添加合金元素V和Co，采用超声振动辅助感应熔炼法制备了Mg1.8V0.2Ni0.95Co0.05新型镁基储氢合金，并进行了显微组织观察、X射线衍射分析、吸放氢性能和电化学稳定性的测试与分析。
1试验材料与方法采用工业级金属原料Mg、V、Ni和Mg-10Co、Mg-5Mn中间合金，在自制的超声振动辅助感应熔炼炉中进行Mg1.8V0.2Ni0.95Co0.05新型镁基储氢合金的制备。
熔炼温度为(705依5)℃、超声振动频率为35Hz。
制备出的合金试样，经DM2300型能量弥散X射线荧光分析仪测试的化学成分(质量分数，%)为院9.047V、49.778Ni、2.614Co、0.187Mn、0.011Fe、余量Mg。
合金中添加Mn主要起到除杂的作用。
采用PG18型金相显微镜和EVO18型扫描电镜进行显微组织观察曰采用D8ADVANCE型X射线衍射仪进行XRD分析曰采用H-Sorb2600型全自动PCT储氢材料测试仪进行吸放氢性能测试，测试温度为室温曰采用CHI660E型电化学工作站进行电化学循环稳定性测试，充电电流为120mAh/g、充电时间3h、放电电流60mAh/g、放电截止电位-0.4V。
2试验结果及讨论2.1XRD分析试验制备的Mg1.8V0.2Ni0.95Co0.05新型镁基储氢合金的XRD 图谱，可看出，该合金由Mg2Ni基体相和少量V3Ni相组成。
镁基储氢材料电化学性能简述
镁基储氢材料电化学性能简述面对近年来日益严重的能源危机，世界各国纷纷采取切实措施，保护环境，开发新能源。
氢能这一新能源体系就是在这样的背景下应运而生的。
一、镁基合金的性能镁基储氢合金作为理想的固态储氢材料，具有储存量大（Mg2NiH4的储氢量为3.6wt%，理论电化学容量为999mAh/g）、资源丰富、价格低廉，比重小，对环境友好等优点，被认为是极具潜力的车载储氢材料。
镁基储氢合金形成的氢化物在室温下稳定不易脱氢，有高的放氢过电位和低的放氢量，很难室温条件下的实际应用。
二、改善镁基储氢合金性能的主要方法实现镁基储氢材料实际应用的关键就是提高抗腐蚀能力。
1.改善镁基储氢合金性能的主要方法有：1.1采用机械球磨或合金化制备纳米晶或是非晶的储氢材料。
机械合金化（MA）是用具有很大动能的磨球，将不同粉末重复地挤压变形，经断裂、焊合，再挤压变形成中间复合体。
这种复合体在机械力的不断作用下，不断地产生新生原子面，并使形成的层状结构不断细化，从而缩短了固态粒子间的相互扩散距离，加速合金化过程。
由于原子间相互扩散，原始颗粒的特性逐渐消失，直到最后形成均匀的亚稳结构。
1.2元素取代。
镁基合金电化学主要缺点是在碱液中易被氧化成Mg（OH）2，因此抗腐蚀性差，采用组元替代和比例调整主要是提高合金电极的循环寿命和放电容量。
在Mg50Ni50或Mg2Ni合金的基础上，通过添加第三、第四或更多组元，对Mg侧或Ni侧单独或者同时部分替代，以提高Mg系合金循环稳定性的一种方法1.3表面处理。
镁系储氢合金的循环稳定性差，主要是因为循环过程中，合金表面被氧化成Mg（OH）2所致。
表面处理的目的是在基本不改变镁合金的整体性质的条件下，改变合金的表面状态，延缓Mg（OH）2层的形成，并在表面保持较多的活化点，以利用表面电荷交换和氢离子的活化电离与扩散。
2.目前研究的合金表面处理方法主要有：2.1表面化学镀；2.2球磨包覆；2.3氟化处理；2.4无机酸处理等。
镁基储氢 存在的问题
镁基储氢存在的问题
镁基储氢技术作为一种潜在的储氢方法，面临一些挑战和问题。
以下是镁基储氢存在的一些常见问题：
1.吸氢/放氢速率：镁与氢的化学反应速率较慢，导致镁基材料在吸氢和放氢过程中的反应速率较低。
这限制了储氢和释放氢气的效率和速度。
2.吸附容量：镁的吸氢容量相对较低，即每单位质量或体积的镁材料可吸附的氢气数量有限。
这意味着需要大量的镁材料来实现足够的氢气储存。
3.反应温度：大部分镁基材料在较高的温度下才能有效地吸附和释放氢气。
高温条件会增加能量输入和系统复杂性，降低储氢系统的效率。
4.稳定性和循环寿命：吸附和释放氢气的循环过程对镁基材料的稳定性和循环寿命提出了挑战。
反复的吸附和释放过程可能导致材料的失活、疲劳和退化。
5.材料成本和可持续性：某些镁基材料的生产和处理成本较高，限制了它们在大规模应用中的经济可行性。
此外，镁的采矿和提取也涉及能源消耗、环境影响等可持续性问题。
6.安全性：镁与空气中的氧气反应会产生热量和火灾风险。
因此，镁基储氢系统需要通过设计和控制来确保安全性，并防止意外事故的发生。
以上问题是镁基储氢技术目前面临的主要挑战，研究人
员正在努力解决这些问题以改进镁基储氢技术的效率、可靠性和可持续性，以促进其在氢能源领域的应用。
镁基氢储能材料
镁基氢储能材料全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：镁基氢储能材料是一种新型的储能材料，具有很高的储氢容量和较低的能量密度，是一种很有潜力的替代传统能源的新型材料。
随着清洁能源的发展和氢能经济的兴起，镁基氢储能材料备受关注，被认为是未来能源领域的一大突破。
本文将详细介绍镁基氢储能材料的制备方法、特性和应用前景。
一、镁基氢储能材料的制备方法镁基氢储能材料的制备方法主要包括机械合金化法、溶液法、气相法等。
机械合金化法是一种较为常见的制备方法，具体过程为将镁粉和氢气充分混合，并在一定条件下进行高温高压反应，将氢气吸附于镁粉表面形成储氢材料。
溶液法则是将氢化镁与溶剂进行反应，制备出氢化镁溶液，再通过脱水或干燥等方式将溶液中的氢化镁转化为固态储氢材料。
气相法则是将镁粉与氢气在高温高压环境下进行反应，制备出储氢材料。
镁基氢储能材料具有很高的储氢容量和较低的能量密度。
镁的氢化反应是吸放热反应，吸热量较大，每克镁可以储存大约7.6%的氢气，具有很高的储氢容量。
镁基氢储能材料还具有较低的能量密度，占据空间小，适合在轻量化储氢系统中应用。
镁基氢储能材料还具有良好的循环稳定性和储氢/放氢速率，可以满足多种工况的需求。
镁基氢储能材料具有广阔的应用前景。
镁基氢储能材料可以作为氢能源的储存媒介，可用于储氢罐、氢燃料电池等领域。
镁基氢储能材料还可作为能量储备材料，用于太阳能、风能等清洁能源的储存和输送。
镁基氢储能材料还可以作为动力源，用于无人机、电动车等电力设备的动力输出。
第二篇示例：一、镁基氢储能材料的基本原理镁基氢储能材料是通过将氢气与镁金属反应生成镁氢化物的方式来实现能量的储存。
在此反应过程中，氢分子会进入到镁金属的晶格内，形成镁氢化物。
当需要释放能量时，只需将镁氢化物加热或者施加压力，就能释放出储存的氢气，从而实现能量的释放。
1. 能量密度高：镁基氢储能材料的理论能量密度达到1300Wh/kg，远高于传统的储能技术如锂离子电池的能量密度。
镁基储氢材料
镁基储氢材料引言镁基储氢材料是一类能够储存氢气的材料，其中镁作为主要基底。
储氢材料的研究对于解决氢能源储存和利用中的关键问题具有重要意义。
镁基储氢材料因其高储氢容量、低储氢温度、良好的可逆性和丰富的资源等特点，受到了广泛关注。
本文将深入探讨镁基储氢材料的研究现状、关键问题以及未来发展方向。
研究现状镁基储氢材料的研究始于上世纪70年代，现如今已经取得了一系列重要进展。
根据其结构特点，镁基储氢材料可以分为金属镁、合金化镁和化合物镁三大类。
金属镁金属镁是一种典型的储氢材料，具有较高的理论储氢容量（7.6 wt%）。
然而，金属镁的储氢动力学性能较差，需要较高的温度和压力才能实现储氢和释放氢气。
近年来，研究人员通过微合金化、纳米化和掺杂等手段改善了金属镁的储氢性能，但仍存在储氢速率慢、反应活性差等问题。
合金化镁合金化镁是指将金属镁与其他金属元素形成合金，以改善储氢性能。
常用的合金化元素包括钛、钯、镍等。
与金属镁相比，合金化镁具有更高的储氢容量和较好的储氢动力学性能。
然而，合金化镁材料的制备成本较高，且存在着较大的环境和安全隐患。
化合物镁化合物镁是指镁与其他非金属元素形成的化合物，如氮化镁、碳化镁等。
化合物镁具有良好的储氢性能和较高的储氢容量，是目前研究的重点之一。
研究人员通过材料设计、结构优化等方法，克服了化合物镁的热稳定性和储氢动力学性能等问题，取得了一些突破性进展。
关键问题在镁基储氢材料的研究中，还存在一些关键问题亟待解决。
储氢容量镁基储氢材料的储氢容量仍然偏低，远不能满足实际应用的需求。
研究人员需要进一步提高储氢容量，以达到实用化的要求。
储氢动力学性能金属镁和合金化镁材料的储氢动力学性能相对较差，储氢反应速率较慢。
而化合物镁虽然具有较好的储氢动力学性能，但其反应温度较高。
因此，研究人员需要设计合适的催化剂和控制储氢反应条件，以提高储氢动力学性能。
储氢/释氢温度金属镁和合金化镁材料需要较高的温度才能实现储氢和释放氢气。
2024年镁基储氢材料市场发展现状
2024年镁基储氢材料市场发展现状1. 引言镁基储氢材料作为一种重要的能源储存材料，具有高储氢容量、快速充放电速度和良好的安全性等优点。
近年来，随着清洁能源的发展和环境保护意识的日益增强，镁基储氢材料市场逐渐兴起。
本文将介绍镁基储氢材料市场的发展现状及未来趋势。
2. 镁基储氢材料的分类镁基储氢材料主要分为二次反应型和原位反应型两种。
二次反应型镁基储氢材料是指在储氢过程中，镁与其他物质反应形成储氢化合物；原位反应型镁基储氢材料则是指镁本身作为储氢剂直接参与反应。
根据不同储氢温度和压力要求，还可以将镁基储氢材料进一步分为高温储氢材料和常温储氢材料。
3. 镁基储氢材料市场现状3.1 市场规模目前，镁基储氢材料市场规模相对较小，但呈现出快速增长的趋势。
镁基储氢材料被广泛应用于储氢电池、燃料电池、氢气发生器等领域。
随着新能源汽车的快速发展，镁基储氢材料市场有望迎来更大的机遇。
3.2 技术进展近年来，镁基储氢材料的研发取得了一系列突破性进展。
研究人员通过优化材料结构和改进储氢反应方式，提高了镁基储氢材料的储氢效率和循环稳定性。
此外，一些新型的镁基储氢材料如金属有机框架材料（MOFs）和纳米材料等也被广泛研究。
这些技术进展有助于提升镁基储氢材料的性能，推动市场的发展。
3.3 市场驱动因素镁基储氢材料市场的发展受到多个因素的驱动。
首先，环境保护政策的支持促进了清洁能源的发展，进而推动了镁基储氢材料市场的增长。
其次，镁基储氢材料具有高储氢容量、快速充放电速度和良好的安全性等优点，符合新能源汽车的需求。
此外，镁基储氢材料的研发进展和成本降低也为市场提供了增长动力。
4. 镁基储氢材料市场前景4.1 发展机遇随着清洁能源的推广和新能源汽车市场的发展，镁基储氢材料市场将迎来更大的机遇。
镁基储氢材料的高储氢容量和快速充放电速度，使其成为理想的能源储存材料。
此外，镁基储氢材料的研发进展和成本降低将进一步推动市场的发展。
4.2 挑战与对策尽管镁基储氢材料具有广阔的市场前景，但仍面临一些挑战。
镁基Mg2Ni储氢合金的制备及其性能改善研究进展
镁基Mg2Ni储氢合金的制备及其性能改善研究进展段如霞;田晓;赵凤岐;郑鑫遥;张怀伟;李星国【期刊名称】《材料导报》【年(卷),期】2016(030)011【摘要】镁基Mg2Ni储氢合金由于具有理论储氢容量高、资源丰富、价格廉价、质量轻等突出优点而备受关注.然而,该类合金因制备困难、吸放氢动力学性能差,实际应用受到了极大的限制.对近几十年来镁基Mg2 Ni储氢合金的制备和性能改善方面的研究进行了系统综述.在此基础上,指出了该类合金存在的问题及今后的发展方向.【总页数】8页(P20-27)【作者】段如霞;田晓;赵凤岐;郑鑫遥;张怀伟;李星国【作者单位】内蒙古师范大学物理与电子信息学院,功能材料物理与化学自治区重点实验室,呼和浩特010022;内蒙古师范大学物理与电子信息学院,功能材料物理与化学自治区重点实验室,呼和浩特010022;北京大学化学与分子工程学院,北京100871;内蒙古师范大学物理与电子信息学院,功能材料物理与化学自治区重点实验室,呼和浩特010022;北京大学化学与分子工程学院,北京100871;北京大学化学与分子工程学院,北京100871;北京大学化学与分子工程学院,北京100871【正文语种】中文【中图分类】TG139+7【相关文献】1.机械合金化法制备镁基储氢合金的研究进展 [J], 马行驰;岳留振;何国求;何大海;张俊喜2.镁基储氢合金制备方法的研究进展 [J], 陈玉安;周上祺;丁培道2Mg17稀土镁基储氢合金制备工艺及储氢性能研究 [J], 卢其云;唐仁衡;王英;肖方明4.电沉积和化学镀技术在镁基储氢合金制备及表面改性中的应用 [J], 王栋;李燕;王玲;李云东5.新能源汽车用Mg2Ni基储氢合金的制备与性能 [J], 宋云波; 赵欣因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
储氢材料在发展中面临的问题及改进措施
储氢材料在发展中面临的问题及改进措施
储氢材料是指能够将氢气吸附、存储并释放出来的材料，其在能源领域中具有重要的应用前景。
然而，在实际应用中，储氢材料仍然面临一些问题，包括：
1.储氢容量低：目前商业化的储氢材料储氢容量普遍较低，难以满足大规模应用的需求。
2.安全性差：储氢材料在储存和运输过程中容易发生泄漏，导致安全风险。
3.成本高：储氢材料的制备成本较高，限制了其在大规模应用中的普及。
针对以上问题，可以采取以下改进措施：
1.提高储氢容量：可以通过优化材料结构、改进制备工艺等方式来提高储氢容量。
2.提高安全性：可以采用多种方法来提高储氢材料的安全性，如增加材料的厚度、采用多层结构、加入惰性气体等。
3.降低成本：可以通过改进制备工艺、优化材料结构等方式来降低储氢材料的制备成本，从而降低其应用成本。
总之，储氢材料在发展中还面临着一些挑战，但随着技术的不断进步，相信这些问题会逐渐得到解决，推动其在能源领域中的应用。
镁基储氢材料的性能及研究进展
化工进展Chemical Industry and Engineering Progress2023 年第 42 卷第 9 期镁基储氢材料的性能及研究进展史柯柯，刘木子，赵强，李晋平，刘光（太原理工大学化学工程与技术学院，气体能源高效清洁利用山西省重点实验室，山西 太原 030024）摘要：镁基储氢材料具有储氢容量高、价格低廉、在自然界中镁资源丰富等优点，被认为是最具有发展前景的一类固态储氢材料。
由于MgH 2稳定性好且放氢焓值高（75kJ/mol H 2），氢分子在Mg 表面解离能高及氢原子在镁晶格中扩散速率慢，导致吸放氢热力学稳定、动力学缓慢，从而限制了其在储氢方面的应用。
对于镁基储氢材料性能的改善，目前已经取得了许多研究成果。
本文综述了国内外镁基储氢材料的研究报道，归纳了镁基储氢材料的改性方法，重点阐述了合金化、纳米化和添加催化剂对于优化和改善热力学和动力学性能以及吸放氢机理的影响。
最后对该领域的研究成果和发展前景进行了总结和展望，基于现有分析认为，在未来的研究中可以综合运用添加催化剂和纳米化改性双重机制对MgH 2体系热力学性能进行调控，以获得具有高容量、高性能的Mg/MgH 2储氢体系，满足商业化应用的要求。
关键词：储氢；镁基储氢材料；纳米化；吸放氢性能中图分类号：TG139+.7 文献标志码：A 文章编号：1000-6613（2023）09-4731-15Properties and research progress of magnesium based hydrogen storagematerialsSHI Keke ，LIU Muzi ，ZHAO Qiang ，LI Jinping ，LIU Guang(Shanxi Key Laboratory of Gas Energy Efficient and Clean Utilization, College of Chemical Engineering and Technology,Taiyuan University of Technology, Taiyuan 030024, Shanxi, China)Abstract: Magnesium based hydrogen storage materials have the advantages of high hydrogen storage capacity, low price, and abundant magnesium resources in nature, and thus are considered as the most promising solid hydrogen storage materials. Due to the good stability of MgH 2, the high enthalpy of hydrogen desorption (75kJ/mol H 2), the high dissociation energy of hydrogen molecules on the surface of Mg and the slow diffusion rate of hydrogen atoms in the magnesium lattice, the absorption and desorption of hydrogen are stable in thermodynamics but the kinetics is slow, which limits its application in hydrogen storage. Many research achievements have been made to improve the properties of magnesium based hydrogen storage materials and this paper reviews these research reports, and summarizes the modification methods with the focuses on the effects of alloying, nanocrystallization and catalyst addition on the optimization and improvement of the thermodynamic and kinetic properties, and the mechanism of hydrogen absorption and desorption. Finally, the development prospects in this field are prospected. Based on the existing analysis, it is concluded that catalyst addition and nano modification should be综述与专论DOI ：10.16085/j.issn.1000-6613.2022-1905收稿日期：2022-10-13；修改稿日期：2023-01-01。
镁基固态储氢 案例
镁基固态储氢案例镁基固态储氢是一种新型的氢能源储存技术，具有高储氢密度、安全可靠、循环性能好等优点。
下面将介绍一些关于镁基固态储氢的案例。
1. 镁基固态储氢技术的原理和优势镁基固态储氢技术利用镁与氢反应生成氢化镁，从而实现氢能源的储存和释放。
与传统氢能源储存技术相比，镁基固态储氢具有储氢密度高、循环性能好、安全可靠等优势。
2. 镁基固态储氢材料的研究进展近年来，研究人员对镁基固态储氢材料进行了广泛研究。
通过改变材料的微观结构和添加催化剂等手段，提高了材料的储氢性能和循环稳定性。
3. 镁基固态储氢技术在汽车领域的应用镁基固态储氢技术在汽车领域具有广阔的应用前景。
相较于传统的氢燃料电池汽车，镁基固态储氢技术可以提供更高的储氢密度和更长的续航里程，同时还具有更高的安全性。
4. 镁基固态储氢技术在能源存储领域的应用除了汽车领域，镁基固态储氢技术还可以应用于能源存储领域。
通过将储氢材料与太阳能或风能等新能源相结合，可以实现能源的高效储存和利用。
5. 镁基固态储氢技术的发展前景和挑战镁基固态储氢技术在可持续发展和能源转型方面具有重要意义，但目前仍面临着储氢速率、循环稳定性等方面的挑战。
未来的研究方向将集中在材料设计和工艺改进上。
6. 镁基固态储氢技术的国际研究动态国际上许多研究机构和企业都在进行镁基固态储氢技术的研究。
美国、日本等国家在该领域取得了一定的研究成果，并已开始进行实际应用。
7. 镁基固态储氢技术的市场前景分析随着氢能源的不断发展和应用，镁基固态储氢技术在市场上有着广阔的前景。
预计在未来几年内，该技术将逐渐商业化，并在能源储存领域发挥重要作用。
8. 镁基固态储氢技术的环境效益和可持续性镁基固态储氢技术作为一种清洁能源储存技术，具有较低的碳排放和环境污染。
通过推广应用该技术，可以有效促进能源的可持续发展。
9. 镁基固态储氢技术的实验验证和工程应用研究人员通过实验室实验和工程应用验证了镁基固态储氢技术的可行性和可靠性。
(完整版)镁基储氢材料发展进展
hydride(MgH
) synthesized by controlled reactivemechanical
Oelerich W, Klassen T, Bormann R. Metal oxides as catalysts for improved
sorption in nanocrystalline Mgbased materials. Journal of Alloys and
Deepa等
在环己烯中，通过反应球磨法制备了无烟煤-镁复合材料，
1273 K时析氢量为0.6%，由程序控制温度脱附仪联合质谱仪(TPD-MS)
认为其是由环己烯在球磨过程中脱除的。对球磨制得材料放氢后
结果表明，吸氢过程是可逆的，在室温和常压下快速吸收0.3%～
的氢气，球磨后结构没有完全饱和。卢国俭等[18]利用无烟煤制备微晶碳并
Kwon S, Baek S, Mumm D R. Enhancement of the hydrogen storge
of Mg by reactive mechanical grinding with Ni, Fe and Ti.
Varin R A, Czujko T, Wasmund E B, et al. Catalytic effects of various forms of
基储氢材料的进展
能量高，干净无污染的二次能源已经引起了人们的
，随着“氢经济”(以氢为能源而驱动的政治和经济)时代即将来临，
其中储存问题是制约整个氢能系统应用的关键步骤，在已经探明的储
金属氢化物储氢具有储氢体积密度大、安全性好的优势，比较容易操
运行成本较低，因此，金属氢化物技术的开发与研究近年来在世界各国掀起
镁基固态储氢 吸氢
镁基固态储氢吸氢一、引言储氢技术是解决能源存储与转换问题的重要手段之一。
其中，固态储氢技术因其高密度、安全可靠等优势备受关注。
镁基固态储氢是近年来备受研究的领域之一，本文将深入探讨镁基固态储氢吸氢的相关问题。
二、镁基固态储氢的原理镁是一种常见的金属元素，其具有较高的储氢能力。
在固态储氢中，镁可以作为氢的储存介质。
镁基固态储氢的原理主要包括两个方面：2.1 镁与氢的反应镁与氢可以发生化学反应生成镁氢化物（MgH2）。
这是一种稳定的化合物，在适当的条件下可以释放出储存的氢气。
镁氢化物的储氢密度高达7.6 wt%，是目前已知的储氢材料中最高的之一。
2.2 吸附与扩散镁基固态储氢不仅依赖于镁与氢的化学反应，还涉及氢在镁晶格中的吸附与扩散。
氢分子可以通过吸附在镁表面或者扩散入镁晶格的方式储存在镁中。
这种吸附与扩散过程受到温度、压力和镁晶格结构等因素的影响。
三、镁基固态储氢吸氢的影响因素镁基固态储氢吸氢过程受到多种因素的影响，下面将介绍其中的几个重要因素：3.1 温度温度是影响镁基固态储氢吸氢过程的重要因素之一。
在适当的温度下，镁与氢的反应速率会增加，吸氢效果也会提高。
但是，过高的温度可能会导致镁氢化物的热分解，从而降低储氢效率。
3.2 压力压力是控制镁基固态储氢吸氢过程的关键参数之一。
增加压力可以提高氢气的吸附量，从而增加储氢效果。
但是，过高的压力可能会导致储氢系统的结构强度问题，同时也增加了储氢系统的成本。
3.3 晶格结构镁基固态储氢的晶格结构对吸氢性能有着重要影响。
适当的晶格结构可以促进氢气的吸附与扩散，提高储氢效率。
因此，研究与优化镁基固态储氢材料的晶格结构是提高吸氢性能的关键。
3.4 催化剂添加合适的催化剂可以促进镁基固态储氢吸氢过程。
催化剂可以降低吸氢温度、提高吸氢速率，并且减轻反应过程中的副反应。
因此，选择合适的催化剂对于改善镁基固态储氢吸氢性能至关重要。
四、镁基固态储氢吸氢的应用前景镁基固态储氢吸氢技术具有广阔的应用前景。
镁基储氢材料的改性研究
种 元素 替 代 Ｍｇ和 Ｎｉ ， 表 达 式 为 Ｍｇ ２ 一 。 Ｎｉ １ — ６ Ｙｂ （ Ｘ－ －Ｙ） ； ④ 用不 同 的元 素 替代 Ｍｇ和 Ｎｉ ， 表 达 式 为
Ｍｇ ２ 一 。 Ｎｉ 卜６ （ Ｘ≠ Ｙ） ．
（ Ｍ－ －Ｌ ａ ， Ｃ ａ ， Ｚ ｒ ） 系及 Ｃ ｅ － Ｃ ａ － Ｍｇ － Ｎｉ 系 等 多 元 镁 基 储 氢合 金 的研究 和开发也 正在进行 之 中［ ２ ］ ． 基 于 国 内
ｌ ４ ４
材
料
研
究
与
应
用
２ Ｏ １ ３
４ Ｏ 以上 ， 且 可通过 控制 值来 调节平 衡压 ． 另一 种 是 用 Ｖ， Ｃ ｒ ， Ｍｎ ， Ｆ ｅ ， Ｃ ｏ中的任一 种元 素置换 Ｍｇ Ｎｉ 中的部分 Ｎｉ ， 形 成 Ｍｇ 。 Ｎｉ Ｍｘ 合金 ， 氢化速 率 和分 解 速率 均 比 Ｍｇ ２ Ｎｉ 高． 李 谦［ ］ 研 究 发 现 用 Ａｇ ， Ａｌ 部 分 替 代 Ｍｇ后 ， Ｍｇ 一Ｍ Ｎｉ （ Ｍ — Ａｇ ， Ａ１ ） 合 金 的 吸放 氢 平 台 压 增 加， 吸放 氢温 度降低 ， 吸氢量减 少 ， 吸放 氢速 率增 大 ． 适量（ ｚ ＜Ｏ ． ２ ） 替 代 可获 得 良好 的吸 放 氢综 合 性 能 ， 过 量取 代则 会 出现 非 储 氢 相增 加 ， 导 致 合 金储 放 氢
第 ７卷
第 ３期
材
料
研
究
与
应
用
Ｖｏ １ ． ７， Ｎｏ ． ３ Ｓ ｅ ｐ ｔ ．２ ０１ ３
２ ０ １ ３年 ９月
Ｍ ＡＴＥ ＲＩ ＡＬ Ｓ ＲＥ Ｓ ＥＡＲＣＨ ＡＮＤ ＡＰ ＰＬＩ ＣＡＴ１ ０Ｎ
镁基材料的制备及其在储氢中的应用研究
镁基材料的制备及其在储氢中的应用研究随着能源需求的快速增长，传统化石能源不可避免地走向枯竭，人们对于新能源的探索变得愈发迫切。
而氢能源作为清洁、高效的替代能源，备受青睐。
然而，氢气具有低密度、易泄漏等缺陷，需要高效的储存材料进行储存。
与此同时，新材料的研究也成为了当前材料科学研究领域的热点，镁基材料因其低密度、高储氢容量等优异特性成为了研究的热点。
本文将从镁基材料的制备和氢储存机理入手，分析其在氢存储中的应用。
一. 镁基材料制备（1）物理法制备物理法制备是指通过物理方法从原始材料中提取制备所需材料。
该方法工艺简单，适用于少量的实验室制备。
具体步骤是将高纯度的制备原料导入反应器中，然后在恰当条件下，进行反应，得到制备材料。
（2）化学法制备化学法制备是指将一定量的原始材料在液相中反应得到所需材料的制备方法。
其中，溶胶-凝胶法、水热法、气相转移法和共沉淀法等，是目前研究较多的化学法制备方法。
其中，共沉淀法是镁基材料制备的主要方法之一，通过溶液共沉淀法可制备出镁基纳米材料，其结构比表面积大，氢化性能优。
二. 镁基材料在储氢中的应用镁基材料是一种优化氢储存中的选择，具有高储氢容量、良好的充放电动力学性能以及低成本。
因此，它是一种理想的氢储存材料，广泛应用于氢储存材料领域。
在储氢系统中，镁基材料应用主要呈现出以下几个方面：（1）氢相互作用机制在储氢过程中，镁基材料会吸收氢气，必须对其吸氢动力学进行表征，以便更好地理解其吸氢性能。
吸氢机制分为扩散和反应两个方面。
由于氢原子小，其在材料内的运动趋向于扩散，因此，大多数研究集中在扩散机制上。
同时，质子成键和电子共振体现了带负电荷的基团的铰链较强的反应性，这是反应机制的重要方面。
（2）表征镁基材料性质高纯度镁基材料在氢储存中有广泛而重要的应用，其表征方法也成为研究的重点方向。
物理性质表征常用的方法包括透射电子显微镜（TEM）、扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、原子力显微镜（AFM）等，它们具有高分辨率、高精度和高可靠性等优点。
提高镁基贮氢材料贮氢性能的方法
由于氢是完全可再生性能源,它可以避免化石燃料所造成的空气污染和二氧化碳排放等问题,故成为一种目前最具吸引力的新清洁能源。
氢能源使用过程中,氢的贮存和运输是关键环节之一,而贮氢材料则是其基础。
镁基贮氢材料由于其单位质量贮氢密度能达到7.6%,单位体积贮氢密度将近是液氢的两倍,故被认为是很有希望的车载贮氢材料。
然而以MgH2作为贮氢材料仍有吸放氢温度较高、动力学性能较差以及容易氧化等问题。
如何提高镁基贮氢材料的贮氢性能是目前的一个研究热点。
一.球磨颗粒大小以及比表面积是影响材料吸放氢动力学性能的重要因素。
在使用中,随着反应时间的增加,氢化物层的厚度逐渐增加,阻碍了氢向合金颗粒中心的扩散,从而降低了氢化反应速率。
增大比表面积有利于提高合金吸放氢动力学性能。
通过机械合金化可显著降低合金的粒度、提高合金的比表面积、增加合金颗粒内部的晶体缺陷,形成大量新的表面,从而提高合金吸放氢动力学性能。
实验表明,MgH2球磨后材料的比表面积增加了10倍,放氢动力学明显加快。
球磨前放氢反应的活化能为156kJ/mol,球磨后降低到了120kJ/mol。
有报道,球磨使得MgH2和Mg2NiH4的分解温度分别下降了100℃和40℃,球磨导致颗粒粉化和畸变是氢化物分解温度降低的主要原因。
二.添加催化剂在储氢合金体系中添加适当的催化剂是增加吸放氢动力学性能的重要途径。
这些催化剂主要包括过渡族金属、金属氧化物、卤化物、金属间化合物以及不同形式的碳。
在氧化物中,Nb2O5被认为是最为高效的催化剂。
氟化物的加入可以显著地促进吸放氢动力学性能。
例如,添加ZrF4的金属氢化物在325℃条件下,2分钟内就可以完全放氢。
另据报道,在镁基储氢材料中添加金属间化合物,如LaNi5,可以促进其吸放氢动力学性能,例如,将Mg与LaNi5通过球磨方法制备出的复合材料在245℃以及较快的吸氢速率条件下仍然具有很可观的吸氢量,形成的氢化物甚至可以在185℃下缓慢放氢。
镁基储氢材料的性能及其在氢能源中的应用
镁基储氢材料的性能及其在氢能源中的应用首先，镁基储氢材料具有较高的储氢容量。
纯镁金属的储氢容量为
7.6 wt%，而经过改性的镁基储氢材料可以达到10 wt%以上的储氢容量。
例如，通过掺杂Ti、Fe、Ni等过渡金属，可以显著提高镁基储氢材料的
储氢容量，并且吸附/释放氢的热力学平衡性也得到了改善。
其次，镁基储氢材料的释放氢速率也是非常重要的性能指标。
传统的
镁基储氢材料在室温下由于反应动力学限制，氢气的释放速率较低。
为了
提高其释放氢速率，可通过合适的添加剂进行改性。
例如，由于添加Ti
和Ni等元素可以增加镁基材料的反应活性中心，从而提高了释放氢气的
速率。
此外，镁基储氢材料还需要具备循环稳定性，即在多次吸附/释放氢
循环中，材料的储氢容量和释放速率保持稳定。
目前，研究人员通过合适
的处理方法以及添加合适的催化剂等手段来提高镁基储氢材料的循环稳定性。
针对镁基储氢材料的性能
1.氢能源储存：镁基储氢材料具有较高的储氢容量，可以作为氢能源
的储存材料。
通过在储氢材料中吸附氢气，可以有效地提高氢能源的储存
密度，并且便于长途运输和使用。
3.氢能源传输：镁基储氢材料可以用于氢气的导管和储氢罐等设备中，实现氢气的传输和储存。
由于镁基储氢材料具有较高的储氢容量，可以大
幅提高氢气传输的效率。
总之，镁基储氢材料具有较高的储氢容量、释放氢速率以及循环稳定
性等优点，具备了在氢能源领域应用的潜力。
未来的研究工作应着重于提
高镁基储氢材料的储氢容量和释放速率，进一步实现其在氢能源领域的广泛应用。
镁基储氢材料的性能改进
镁基储氢材料的性能改进材料1103 班摘要：镁基储氢材料具有其吸氢量大、成本低、产生氢气纯度高的优点，是很有发展前途的固体储氢材料。
但是镁基储氢材料又有吸放氢速度慢、温度高、反应动力学差、易被氧化等缺点，使其在实际应用中受到限制。
本文从材料的纳米化、添加催化剂、热处理等方面对提高镁基储氢材料吸放氢性能做了简要的介绍。
关键词：镁基储氢材料纳米化催化剂热处理The Performance Improvement of Magnesium Based Hydrogen Storage MaterialsAbstract：Mg-based hydrogen storage material is promising for the large amount of hydrogen absorption, the advantages of low cost and highly purified hydrogen . However, the applications of magnesium-based hydrogen storage materials are limited by virtue of its slow absorption, high temperature,poor reaction kinetics, and susceptible to oxidation.In this paper, some brief introductions are made on the performance improvements, such as nano materials, adding catalyst and heat treatment.Key words: Mg-based hydrogen storage; catalyst; nanorized; heat treatment1、引言随着工业化进程的发展，能源和环境问题已经成为21世纪面对的重大问题。
镁基储能材料改性之合金化
时,几乎所有的氢都能放出,当放氢温度由260℃升至320℃
放氢反应一级表观活化能为107.3kJ/mol,低于纯镁MgH2
时,放氢所需时间由20min缩短至7min。
的表观放氢活化能120kJ/mol。
镁铝固溶体的储氢性能
镁铝储氢合金的PCT测试
对球磨镁铝合金在260℃和290℃进行吸放氢的PCT测试，可得吸氢平台压与
通过上述的文献调研发现球磨处理镁基储
氢合金材料过程中添加过渡金属化合物可以在
吸/放氢性能改善方面提供良好的催化作用。
然而关于催化剂的催化吸/放氢过程的作用
机理研究的报道较少,因此研究催化剂对镁基储
氢合金吸/放氢催化作用机理可以为其吸/放氢
性能的改善提供理论指导。
MgH2起到协同增强作用，使MgH2基体失稳进而降
低材料的活化能。
Ga元素可以改变反应路径进而提高储氢性能
例如在Mg-Ga二元合金脱氢过程中，Mg2Ga与Mg H2
首先反应释放H2，同时形成Mg5Ga2。
Ni、V、Fe、Co等过渡族金属元素，能显著降低镁
基储氢下30 min内可吸氢3.8%，在400℃
还含有很明显的次要放氢平台。
4组合金在不同温度下的PCT曲
线:(a)Mg90.6Ni9.4;(b)Mg91.4Ni7.1Y1.6;(c)Mg92.9Ni2.4Y4.8;(d)Mg93.6Y6.4
合金在 350℃ 时的PCT 数据分析
合金在350℃时的PCT数据分析
3个合金中，最大的滞后系数仅为0.087，远小于Mg的滞后系
镁基储氢材料改性——合金化
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氢能的存储是氢能利用走向规模化的关键。
镁基储氢材料因储氢量大、成本低廉而被认为是一种最有前途的固态储氢材料,但由于其吸放氢速率慢,吸放氢温度高,在空气中易被氧化而严重影响了其应用。
为了克服这些缺点,人们研究了多种改进方法。
一、元素取代。
实验表明,以Mg2Ni为基的储氢合金,如用Al或Ca置换其中部分Mg,则吸放氢反应速率比Mg2Ni大40%以上;如用V,Cr,Mn,Fe,Co中的任一种元素置换Mg2Ni中的部分Ni,则氢化速率和分解速率也均比Mg2Ni高。
另有报道,Zr元素的添加能有效降低Mg2Ni的吸放氢温度,并能有效提高合金的吸氢量,最大吸氢量达到4.91%。
二、添加剂改性
在镁基储氢合金中加入某些单质金属元素、过渡族金属氧化物、过渡族金属氯化物、金属间化合物或碳材料等添加剂,利用机械合金化使这些添加物镶嵌在镁基合金颗粒表面,从而破坏其表面氧化层,是目前改善镁基储氢合金吸放氢性能的最好方法。
(1)单质金属,有
Pd,Ni,Fe,V,Ti,Mn,B等。
例如,通过机械合金化制备的MgH2-V复合材料,在423K、1.0MPa氢压下100s内吸氢量达5.5%,在523K、0.015MPa 压力下900s内放氢量达5.3%,具有很好的吸放氢动力学特性。
(2)金属间化合物,有LaNi5,FeTi,Mg2Ni等。
例如,采用反应球磨法制备的Mg-60%LaNi5镁基复合储氢材料具有较高的活性,在5.0MPa氢气压力和373～473K的条件下,1分钟内可完成饱和吸氢量的80%以上;553K 时最大吸氢量为4.23%。
(3)氧化物,有V2O5,TiO2,MnO2,Fe2O3等。
例
如,用机械合金化法在充氢球磨条件下制备的Mg-Ni-MnO2复合储氢材料,在300℃、0.1MPa压力条件下放氢动力学性能良好。
(4)碳材料,有石墨、碳纳米管和煤等。
碳材料比表面积大,成本低,且能在低温下储氢。
例如,利用机械合金化方法,在0.5MPa氢气气氛下通过添加碳纳米管制备出Mg-3Ni-2MnO2-0.25CNTs镁基复合储氢材料。
具有优异的储氢性能,储氢容量高达7.0%,吸氢反应可在100s内快速完成。
三、表面处理。
镁基储氢材料在充放电循环过程中表面易被氧化成Mg(OH)2,导致循环稳定性变差。
研究表明,通过改变其表面状态(化学镀和氟化处理)可延缓Mg(OH)2层的形成。
例如,用NH4F溶液处理的
La1.8Ca0.2Mg14Ni3镁基合金,室温下无需活化即可部分吸氢,且吸氢速率较快。
izaksjw 不锈钢电解抛光设备。