【摘要】：“氫能經(jīng)濟(jì)”對(duì)現(xiàn)代社會(huì)發(fā)展的推動(dòng)和促進(jìn)作用日益凸顯,是未來(lái)能源可持續(xù)發(fā)展的最佳途徑之一,其中儲(chǔ)氫材料是氫能利用的重要環(huán)節(jié)。硼氫化鈉(NaBH_4)是一種質(zhì)量?jī)?chǔ)氫密度與體積儲(chǔ)氫密度較高、價(jià)格低廉、兼具安全性與穩(wěn)定性的固態(tài)儲(chǔ)氫材料,在未來(lái)儲(chǔ)制氫領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。然而,純NaBH_4的放氫溫度在565°C以上,且放氫產(chǎn)物無(wú)法實(shí)現(xiàn)吸氫,即不具有可逆性,因此NaBH_4在儲(chǔ)氫領(lǐng)域的應(yīng)用受限。本論文考慮通過(guò)添加3d過(guò)渡金屬氟化物構(gòu)建NaBH_4基復(fù)合儲(chǔ)氫體系,克服純NaBH_4在儲(chǔ)氫方面的劣勢(shì)。利用XRD、DSC/TGA、FTIR、PCT等測(cè)試手段,對(duì)NaBH_4基二元及多元儲(chǔ)氫體系的吸/放氫熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)行為、各反應(yīng)階段物相組成及反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行了分析討論,所得研究成果包括:采用球磨法制備了3NaBH_4/ScF_3復(fù)合儲(chǔ)氫體系,XRD測(cè)試顯示球磨過(guò)程僅為機(jī)械混合,沒(méi)有發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。復(fù)合體系加熱后的初始放氫溫度為300°C左右,并且在420°C和520°C分別進(jìn)行第二步和第三步分解放氫過(guò)程,總放氫量為5.54 wt.%。添加物ScF_3中的F~-可以對(duì)NaBH_4中的H~-進(jìn)行部分取代,通過(guò)形成NaBH_xF_(4-x)的結(jié)構(gòu)降低放氫反應(yīng)溫度,實(shí)現(xiàn)放氫熱力學(xué)性能的提升;而Sc~(3+)與B形成ScB_2有助于復(fù)合體系吸氫可逆性的實(shí)現(xiàn)。測(cè)試結(jié)果表明,3NaBH_4/ScF_3體系完全放氫產(chǎn)物(NaF、B和ScB_2)不具有吸氫可逆性,而第二步放氫后的產(chǎn)物(Na_3ScF_6、NaBF_4和ScB_2)可在420°C,3.2 MPa氫壓下8小時(shí)吸氫1.59 wt.%,即3NaBH_4/ScF_3復(fù)合儲(chǔ)氫體系具有部分可逆性。在對(duì)3NaBH_4/ScF_3復(fù)合體系研究的基礎(chǔ)上,本論文進(jìn)一步引入稀土氟化物YF_3,采用球磨法制備了3NaBH_4/0.5ScF_3/0.5YF_3復(fù)合儲(chǔ)氫體系。對(duì)其儲(chǔ)氫性能進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn),3NaBH_4/0.5ScF_3/0.5YF_3復(fù)合體系可在130°C開(kāi)始放氫反應(yīng),并且放氫過(guò)程可以分為3個(gè)連續(xù)的階段。通過(guò)等溫吸氫曲線測(cè)試計(jì)算可知,該復(fù)合儲(chǔ)氫體系的吸氫激活能為233.45 kJ·mol~(-1) H_2,且完全放氫產(chǎn)物在380°C下可以實(shí)現(xiàn)2.15 wt.%的可逆吸氫。XRD及FTIR測(cè)試結(jié)果表明,稀土氟化物YF_3對(duì)復(fù)合體系可逆性的提升起到了主要作用,有助于吸氫實(shí)現(xiàn)NaBH_4的再生,同時(shí)也使得NaBH_4-ScF_3完全放氫產(chǎn)物產(chǎn)生了部分可逆吸氫。
【圖文】：

圖 1-1 世界能源消耗（按能源種類劃分）[5]Fig. 1-1 World energy consumption by energy source能源特別是氫能源，在能源安全、氣候變化、清潔生產(chǎn)等方面[6-9]。為了維持全球經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)定發(fā)展，迫切需要探尋環(huán)境友好型他能源種類相比，氫能具有諸多優(yōu)勢(shì)，包括[10, 11]：是地球含量最豐富的元素；氣作為能源載體，化學(xué)能較高（如表 1-1 所示），約比汽油、煤料高三倍；氣來(lái)源廣泛，可以通過(guò)電解水、分解碳?xì)浠衔锏纫淮文茉�、熱等諸多途徑產(chǎn)生，，也可以通過(guò)大部分可再生能源生成；氣可以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離運(yùn)輸，且存儲(chǔ)和運(yùn)輸?shù)陌踩暂^高；氣可以存儲(chǔ)相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間且沒(méi)有損耗（比如電能存儲(chǔ)過(guò)程中會(huì)存），且存儲(chǔ)形式多樣；氣高效、清潔，燃燒唯一產(chǎn)物是對(duì)環(huán)境完全無(wú)毒害的水。能經(jīng)濟(jì)”在全球的推行及發(fā)展?fàn)顩r

圖 1-2 氫的相圖[25]Fig.1-2 Phase diagram of hydrogen氫的應(yīng)用性更強(qiáng)[2]。理不同，可將固態(tài)儲(chǔ)氫分為物理方式和化學(xué)方式。耳斯力相互作用，將氫分子吸附在材料表面或孔隙基材料（活性炭、碳纖維和碳納米管）、沸石、玻璃氫與材料間形成化學(xué)鍵實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)氫，如金屬氫化物、、鐵磁性材料等。其中，金屬氫化物包括簡(jiǎn)單金屬n，A 通常為稀土或堿土金屬元素，B 通常為過(guò)渡金5，常見(jiàn)結(jié)構(gòu)信息如表 1-2 所示）、復(fù)雜氫化物（鋁氫形成金屬間氫化物的金屬間化合物，包括其原型及結(jié)構(gòu)（親和力高，元素 B 對(duì)氫的親和力低）[25]t dominant families of hydride-forming intermetallic compoundstructure. (Element A has a high affinity to hydrogen and elemeaffinity to hydrogen)otype Hydrides Structure Hydrogen storagecontent (wt.%)
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TB34

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 李剛;楊綠;錢超;陳新志;;硼氫化鈉合成新工藝研究[J];精細(xì)與專用化學(xué)品;2006年22期

2 田喜書(shū);酰氧基硼氫化鈉[J];天津化工;1992年01期

3 劉賓虹;李洲鵬;朱京科;;偏硼酸鈉與鎂和氫反應(yīng)的硼氫化鈉生成(英文)[J];中山大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2007年S1期

4 羅枝偉,張逸偉,林東恩;硼氫化鈉體系作還原劑對(duì)羰基的還原[J];廣東化工;2005年03期

5 鄭英杰，胡國(guó)軍;金屬氫化還原法合成硼氫化鈉[J];遼寧化工;1996年03期

6 夏士朋;利用硼氫化鈉從含銀廢液中回收銀[J];化學(xué)世界;1994年07期

7 夏士朋;利用硼氫化鈉從含銀廢液中回收銀[J];中小企業(yè)科技信息;1994年06期

8 章道昆;;硼氫化鈉及其在化學(xué)分析中的應(yīng)用[J];云南冶金;1983年06期

9 孫蘭英,李卓榮,郭惠元;(S)-(+)-2-氨基丙醇的硼氫化鈉法制備[J];中國(guó)醫(yī)藥工業(yè)雜志;2000年11期

10 林榮輝,張永敏,周子牛;復(fù)合還原劑硼氫化鈉/鐵鹽對(duì)腈的還原[J];高等學(xué)�；瘜W(xué)學(xué)報(bào);1990年08期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 王雁;陳英波;安樹(shù)林;;多孔中空膠囊制備及其吸附硼氫化鈉的研究[A];2011中國(guó)材料研討會(huì)論文摘要集[C];2011年

2 邱樹(shù)君;;硼氫化鈉摻雜尿素復(fù)合材料的放氫性能研究[A];第七屆中國(guó)儲(chǔ)能與動(dòng)力電池及其關(guān)鍵材料學(xué)術(shù)研討與技術(shù)交流會(huì)論文集[C];2015年

3 劉吉平;吳光波;;硼氫化鈉的制備及水解制氫[A];中國(guó)化工學(xué)會(huì)2009年年會(huì)暨第三屆全國(guó)石油和化工行業(yè)節(jié)能節(jié)水減排技術(shù)論壇會(huì)議論文集（上）[C];2009年

4 朱磊;方世亮;劉青鋒;張貴生;;硼氫化鈉對(duì)α-位含氨基酯的還原反應(yīng)研究[A];河南省化學(xué)會(huì)2010年學(xué)術(shù)年會(huì)論文摘要集[C];2010年

5 陶芝勇;劉佩芳;;在電沉積納米Au顆粒的Au微盤(pán)電極上Au顆粒的尺寸對(duì)硼氫化鈉氧化的影響[A];第十三次全國(guó)電化學(xué)會(huì)議論文摘要集（下集）[C];2005年

6 廖明義;李東翰;靳昊宇;;硼氫化鈉/氯化鑭還原制備液體端羥基氟橡膠[A];第十四屆中國(guó)橡膠基礎(chǔ)研究研討會(huì)會(huì)議摘要集[C];2018年

7 毛示e

本文編號(hào)：2709523