Mg由于其貯氫密度高、資源豐富、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)而被認(rèn)為是最具潛力的貯氫材料。本文首先綜述了貯氫材料吸放氫基本原理及Mg基貯氫材料的發(fā)展?fàn)顩r和研究進(jìn)展。在對(duì)Mg基貯氫材料研究進(jìn)展的基礎(chǔ)上,本文確定以Mg-Y二元合金為研究起點(diǎn),然后優(yōu)化到Mg-Y-M（M=Ni,Co,Mn,Cu,Al）三元合金,并采用真空快淬、機(jī)械球磨結(jié)合Ni、石墨催化等方法,尋求改善Mg基材料吸放氫動(dòng)力學(xué)性能和降低放氫溫度的有效途徑。本文首先用真空感應(yīng)熔煉的方法制備了 Mg24Yx（x=1-5）合金,詳細(xì)研究了合金的相組成及微觀結(jié)構(gòu),發(fā)現(xiàn)材料主要由Mg以及Mg24Y5相組成。合金首次吸氫時(shí)其中的Mg24Y5相就發(fā)生歧化反應(yīng)Mg24Y5 + H2 → Mg + YH2 → MgH2 + YH2+ YH3,后續(xù)的可逆吸放氫循環(huán)為MgH2（?）Mg + H2。Mg24Y3合金內(nèi)部具有大量細(xì)密的共晶組織,使得該合金具有最快的放氫速率及最低的放氫溫度。與動(dòng)力學(xué)性能不同,Y含量對(duì)合金的熱力學(xué)性能影響不大。在Mg24Y3合金基礎(chǔ)上加入第三組元M（M=Ni、Co、Mn、Cu、Al）,制備了鑄態(tài)Mg-Y-M三元合金,并詳細(xì)研究了合金的相結(jié)... 

【文章來(lái)源】：鋼鐵研究總院北京市

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【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

貯氫合金的吸氫機(jī)理圖f;1Hydride(}-phase)

氫氣壓力稱為平臺(tái)壓，對(duì)應(yīng)合金、氫氣及生成的氫化物三相共存區(qū)，如圖１－２所??示。略微增大環(huán)境氫壓時(shí)，合金繼續(xù)吸氫反應(yīng)正向進(jìn)行；當(dāng)環(huán)境氫壓稍小于平臺(tái)??壓時(shí)，金屬氫化物發(fā)生分解，反應(yīng)向逆方向進(jìn)行。金屬氫化物的平臺(tái)壓隨吸放氫??溫度的升高而增大，且平臺(tái)區(qū)逐漸變窄。合金實(shí)際吸氫過(guò)程中的平臺(tái)壓并不是絕??對(duì)恒定的，而是略微傾斜。這是由于氫原子進(jìn)入到金屬晶格中的間隙位置，引起??晶格畸變而產(chǎn)生應(yīng)力，導(dǎo)致吸放氫平臺(tái)通常有一定的斜率。此外，吸放氫平臺(tái)壓??也不完全重合，吸氫平臺(tái)壓一般會(huì)高于放氫平臺(tái)壓，這稱之為滯后效應(yīng)。ｐ－ｃ－ｒ??曲線是表征合金貯氫性能的重要數(shù)據(jù)，能直觀地反映合金的吸氫及放氫特性。在??實(shí)際應(yīng)用中，一般要求是在室溫至１００°Ｃ之間的放氫壓力為０．１？ＩＭＰａ，有較大??的平臺(tái)區(qū)，同時(shí)具有較為平坦的平臺(tái)壓和小的滯后效應(yīng)［９］。??貯氫合金的；？－ｃ－ｒ曲線是探索和研究貯氫材料熱力學(xué)性能極為重要的特性曲??線，利用不同溫度下合金ｐ－ｃ－：Ｔ曲線中的平臺(tái)壓力可以求出合金吸放氫過(guò)程中的??

吸氫反應(yīng)放出的熱量越多，生成的氫化物也越穩(wěn)定。Ａ／ｆ值的大小??對(duì)開(kāi)發(fā)和探索不同性能和用途的貯氫合金具有重要的實(shí)際意義。合金做貯氫材料??用時(shí)，為了減少熱量損失，維持系統(tǒng)溫度穩(wěn)定，Ａ／／值應(yīng)該��；而做蓄熱材料時(shí)，??焓值越大的材料可儲(chǔ)存的熱量也越多［９］。??１．１．４合金吸放氫動(dòng)力學(xué)特性??合金在吸放氫過(guò)程中的動(dòng)力學(xué)性能（吸放氫反應(yīng)速率）同樣是合金實(shí)際應(yīng)用??的重要指標(biāo)。合金吸放氫動(dòng)力學(xué)研究一般是指研究各種因素（如材料的相組成、??微觀結(jié)構(gòu)、制備過(guò)程以及添加劑等）對(duì)吸氫及放氫反應(yīng)速率的影響，探討吸放氫??反應(yīng)過(guò)程機(jī)理。合金的吸氫反應(yīng)實(shí)際是固相和氣相的化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)過(guò)程可以分??為以下的三個(gè)階段［１（）’１３］：?（１）表面活化；（２）初始?xì)浠锏男魏伺c長(zhǎng)大，并伴隨??晶格膨脹；（３）大量氫化物的生成，直至吸氫飽和。對(duì)于放氫反應(yīng)而言，反應(yīng)過(guò)??程可以分為以下的兩個(gè)階段：１表層氫化物的分解及合金相晶核的形成與長(zhǎng)??

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號(hào)：2947816