储氢合金的制备和改性41页PPT
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2Mg + Ni = Mg2Ni , ΔHo = - 372kJ·mol - 1 Mg2Ni + H2 = Mg2NiH4 , ΔHo = - 64.4kJ·mol -1
HCS 设备
HCS的优点
由于镁的熔点(923K) 和镍的熔点(1728K) 相 差很大,所以在传统熔炼法制备镁镍合金 (Mg2Ni) 的过程中镁极易挥发,为了得到符 合化学计量的产物,需要反复添加镁并重新 熔融;同时得到的合金还要在粉碎后经过10 次以上的吸放氢循环(710MPa 氢气,室温条 件下吸氢;011MPa 氢气,673K 条件下放氢) 才能得以活化。
镁基储氢合金制备新方法——— 氢化燃烧合成法
柳东明 巴志新 韦涛 李李泉 南京工业大学材料科学与工程学院
镁基储氢合金氢化燃烧合成法
( HydridingCombustion Synthesis 简称HCS) , 由日本东北大学八木研究室于2019 年首次提 出,该法是在Mg2Ni合金燃烧合成法 (Comwenku.baidu.comution Synthesis 或Self2propagation High2temperature Synthesis) 的基础上发展 起来的一种镁基储氢合金制备新方法。它将镁 镍混合粉末置于高压氢气中,通过合成—氢化 一步法,在低于850K 温度下直接获得氢化镁镍 合金。
合金化制备非晶态储氢材料是制备非晶合金材 料最原始、最简单的方法。它是将2 种或多种 纯金属粉末放在球磨机中,在惰性气体的保护 下研磨若干小时制成。用此法制成的合金具有 很大的比表面积,还可制成纳米尺寸的合金,控 制球磨速度亦可制成晶态合金。
信息来源
• 公网 • Web of Science
文章出处
• 金属功能材料 ，第16卷 第5期，2009年10月 • 南开大学学报（自然科学版） ，第38卷 第2期，
2019年4月 • 粉末冶金技术，第23卷 第3期，2019年6月 • 材料导报，第24卷 第1期，2019年1月（上） • 化学研究与应用，第16卷 第1期，2019年2月 • Phys. Status Solidi A 207, No. 5, 1144–1147
相比之下,氢化燃烧合成法制备Mg2NiH4 的过程具有省能、节时、设备简单的优点,具 体表现在: (1) 合成过程在炉温低于870K条件 下进行,避免了镁的挥发,可直接从镁镍混合粉 末制备出符合化学计量的镁镍储氢合金; (2) 中
间固相反应产物具有组织疏松、比表面积大和 活性高,易发生氢化反应的特性,可以合成-氢化 一步法直接获得高纯度的产物,无需活化处理 工艺。
Ni 与氢的结合力较弱,氢化物形成焓低,Mg2Ni 吸氢后形成Mg2Ni H4 ,形成焓为- 6415kJ / mol ·H2 ,较MgH2 低。
Mg2NiH4 是一种配位氢化物,H 与低化合价过 渡金属Ni 组成[ NiH4 ]4 - 配位体,而电负性较低 的Mg原子贡献两个电子以稳定配位体结构。因 此H并不是存在于Mg2Ni H4 晶格的间隙.
氢化燃烧法的原理
氢化燃烧合成法制备镁镍储氢合金是在高 压氢气气氛下,直接从金属Mg、Ni 混合粉末 (或压坯) 合成无激活、高活性镁镍氢化物的一 种材料合成技术。它充分利用了合成过程中反 应物Mg、Ni 和H2 反应本身放出的热量来推动 反应的进一步完成,属于一种自放热的固相反 应:Mg + H2 = MgH2 , ΔHo = - 74.5kJ·mol - 1
LaMg2Ni9 相的储氢容量非常低,吸氢量只有 0133 %(质量) ,但是可以在室温附近和011～ 313MPa 范围吸放氢。这些都表明合金化极大 地改善了LaMg2N9合金的储氢性能。
Mg2RE 系合金
Mg 和稀土元素都是强氢化物形成元素,稀 土元素氢化物的形成焓较镁氢化物更高。因此 Mg2RE 之间通常形成不稳定的金属间化合物, 在与氢反应时很难形成氢化物。合金在球磨后 可以在常温下吸氢,吸氢速率很快,但脱氢温度 仍然较高，并且合金在吸氢后发生歧化反应。
(2019)
镁基储氢合金的最新研究进展
作者：童燕青，欧阳柳章 华南理工大学材料科学与工程学院
文章主题
本文综述了Mg2Ni 系合金、稀土2镁2 镍、镁2稀土等3 类含镁储氢合金的最新研 究进展,探讨了合金化机理,即合金化元素、 原子半径、相结构对含镁基储氢合金性能 的影响规律。
Mg2Ni 系合金
Akiba 等发现对于三元Mg1.9 M0.1(M = B , Al , Si) Ni H4 ,氢未进入间隙位置。但是在四 元Mg1.9M(M = B ,Al , Si , Ca) Ni0.8 Cu0.2H4 内 发现了晶胞体积与氢平衡压的反比例关系,这 表明同时对Mg 和Ni 进行合金化改变了氢和金 属的相互作用。根据上述规律,同时考虑到Ni 对平衡压有显著的影响,因此在选择合金化元 素时可以有的放矢,选择那些使氢更容易进入 间隙位置的替代元素,从而有可能降低合金的 吸放氢温度。
机械合金化法制备镁基储氢合金 的研究进展
马行驰1 ,岳留振2 ,何国求3 ,何大海4 ,张俊喜1 (1 上海电力学院能源与环境工程学院;2 上 海汽车集团股份有限公司技术中心;3 同济大学 材料科学与工程学院;4 国家磁浮交通工程技术 研究中心)
机械合金化是20 世纪80 年代发展起来的 一种重要的结构改性方法,不仅可以方便地控 制合金的成分,还可以直接得到纳米、非晶、 过饱和固溶体等亚稳态结构的材料。采用机械
RE2Mg2Ni 合金
由RE (La , Ce , Nd ,Pr , Sm , Gd)2Mg2Ni 合 金体系又发展出诸多其他储氢合金相 (La2MgNi9 , La5Mg2Ni23 ,LaNi4Mg ,La3MgNi14 )
AB3 型合金即REMg2Ni9 合金结构含有长程 堆垛结构特征,沿着c轴密排方向每个AB3 型合 金的结构单元可以看作是由一个AB2 晶胞上堆 叠一个AB5 晶胞组合而成,其结构可看成是AB5 和AB2 结构单元各占1/ 3 和2/ 3 。
HCS 设备
HCS的优点
由于镁的熔点(923K) 和镍的熔点(1728K) 相 差很大,所以在传统熔炼法制备镁镍合金 (Mg2Ni) 的过程中镁极易挥发,为了得到符 合化学计量的产物,需要反复添加镁并重新 熔融;同时得到的合金还要在粉碎后经过10 次以上的吸放氢循环(710MPa 氢气,室温条 件下吸氢;011MPa 氢气,673K 条件下放氢) 才能得以活化。
镁基储氢合金制备新方法——— 氢化燃烧合成法
柳东明 巴志新 韦涛 李李泉 南京工业大学材料科学与工程学院
镁基储氢合金氢化燃烧合成法
( HydridingCombustion Synthesis 简称HCS) , 由日本东北大学八木研究室于2019 年首次提 出,该法是在Mg2Ni合金燃烧合成法 (Comwenku.baidu.comution Synthesis 或Self2propagation High2temperature Synthesis) 的基础上发展 起来的一种镁基储氢合金制备新方法。它将镁 镍混合粉末置于高压氢气中,通过合成—氢化 一步法,在低于850K 温度下直接获得氢化镁镍 合金。
合金化制备非晶态储氢材料是制备非晶合金材 料最原始、最简单的方法。它是将2 种或多种 纯金属粉末放在球磨机中,在惰性气体的保护 下研磨若干小时制成。用此法制成的合金具有 很大的比表面积,还可制成纳米尺寸的合金,控 制球磨速度亦可制成晶态合金。
信息来源
• 公网 • Web of Science
文章出处
• 金属功能材料 ，第16卷 第5期，2009年10月 • 南开大学学报（自然科学版） ，第38卷 第2期，
2019年4月 • 粉末冶金技术，第23卷 第3期，2019年6月 • 材料导报，第24卷 第1期，2019年1月（上） • 化学研究与应用，第16卷 第1期，2019年2月 • Phys. Status Solidi A 207, No. 5, 1144–1147
相比之下,氢化燃烧合成法制备Mg2NiH4 的过程具有省能、节时、设备简单的优点,具 体表现在: (1) 合成过程在炉温低于870K条件 下进行,避免了镁的挥发,可直接从镁镍混合粉 末制备出符合化学计量的镁镍储氢合金; (2) 中
间固相反应产物具有组织疏松、比表面积大和 活性高,易发生氢化反应的特性,可以合成-氢化 一步法直接获得高纯度的产物,无需活化处理 工艺。
Ni 与氢的结合力较弱,氢化物形成焓低,Mg2Ni 吸氢后形成Mg2Ni H4 ,形成焓为- 6415kJ / mol ·H2 ,较MgH2 低。
Mg2NiH4 是一种配位氢化物,H 与低化合价过 渡金属Ni 组成[ NiH4 ]4 - 配位体,而电负性较低 的Mg原子贡献两个电子以稳定配位体结构。因 此H并不是存在于Mg2Ni H4 晶格的间隙.
氢化燃烧法的原理
氢化燃烧合成法制备镁镍储氢合金是在高 压氢气气氛下,直接从金属Mg、Ni 混合粉末 (或压坯) 合成无激活、高活性镁镍氢化物的一 种材料合成技术。它充分利用了合成过程中反 应物Mg、Ni 和H2 反应本身放出的热量来推动 反应的进一步完成,属于一种自放热的固相反 应:Mg + H2 = MgH2 , ΔHo = - 74.5kJ·mol - 1
LaMg2Ni9 相的储氢容量非常低,吸氢量只有 0133 %(质量) ,但是可以在室温附近和011～ 313MPa 范围吸放氢。这些都表明合金化极大 地改善了LaMg2N9合金的储氢性能。
Mg2RE 系合金
Mg 和稀土元素都是强氢化物形成元素,稀 土元素氢化物的形成焓较镁氢化物更高。因此 Mg2RE 之间通常形成不稳定的金属间化合物, 在与氢反应时很难形成氢化物。合金在球磨后 可以在常温下吸氢,吸氢速率很快,但脱氢温度 仍然较高，并且合金在吸氢后发生歧化反应。
(2019)
镁基储氢合金的最新研究进展
作者：童燕青，欧阳柳章 华南理工大学材料科学与工程学院
文章主题
本文综述了Mg2Ni 系合金、稀土2镁2 镍、镁2稀土等3 类含镁储氢合金的最新研 究进展,探讨了合金化机理,即合金化元素、 原子半径、相结构对含镁基储氢合金性能 的影响规律。
Mg2Ni 系合金
Akiba 等发现对于三元Mg1.9 M0.1(M = B , Al , Si) Ni H4 ,氢未进入间隙位置。但是在四 元Mg1.9M(M = B ,Al , Si , Ca) Ni0.8 Cu0.2H4 内 发现了晶胞体积与氢平衡压的反比例关系,这 表明同时对Mg 和Ni 进行合金化改变了氢和金 属的相互作用。根据上述规律,同时考虑到Ni 对平衡压有显著的影响,因此在选择合金化元 素时可以有的放矢,选择那些使氢更容易进入 间隙位置的替代元素,从而有可能降低合金的 吸放氢温度。
机械合金化法制备镁基储氢合金 的研究进展
马行驰1 ,岳留振2 ,何国求3 ,何大海4 ,张俊喜1 (1 上海电力学院能源与环境工程学院;2 上 海汽车集团股份有限公司技术中心;3 同济大学 材料科学与工程学院;4 国家磁浮交通工程技术 研究中心)
机械合金化是20 世纪80 年代发展起来的 一种重要的结构改性方法,不仅可以方便地控 制合金的成分,还可以直接得到纳米、非晶、 过饱和固溶体等亚稳态结构的材料。采用机械
RE2Mg2Ni 合金
由RE (La , Ce , Nd ,Pr , Sm , Gd)2Mg2Ni 合 金体系又发展出诸多其他储氢合金相 (La2MgNi9 , La5Mg2Ni23 ,LaNi4Mg ,La3MgNi14 )
AB3 型合金即REMg2Ni9 合金结构含有长程 堆垛结构特征,沿着c轴密排方向每个AB3 型合 金的结构单元可以看作是由一个AB2 晶胞上堆 叠一个AB5 晶胞组合而成,其结构可看成是AB5 和AB2 结构单元各占1/ 3 和2/ 3 。