發(fā)布時(shí)間：2020-05-24 19:49

【摘要】：環(huán)境污染及能源危機(jī)等問題凸顯了氫能這類清潔可再生的二次能源的重要性。制約氫能廣泛利用的瓶頸在于氫氣的存儲(chǔ)。固態(tài)儲(chǔ)氫材料儲(chǔ)氫因能量密度高、操作簡單、安全性高,擁有非常好的發(fā)展前景。堿金屬鋁氫化物普遍具有較高的儲(chǔ)氫容量,其中鋰鈉雙堿金屬鋁氫化物L(fēng)iNa_2AlH_6初始脫氫溫度較低(190~oC~210~oC)且脫氫容量相對(duì)較高(7.6wt.%)。與其它鋁氫化物相比具有可逆性好、動(dòng)力學(xué)性能優(yōu)良、脫氫過程不發(fā)生熔融等優(yōu)點(diǎn)。對(duì)于這種雙金屬的鋁氫化物,之前的研究工作只是獲得LiNa_2AlH_6等少數(shù)幾種Li-Na-Al-H化合物,對(duì)于Li-Na-Al-H體系的形成范圍和結(jié)構(gòu)性能尚不知曉。此外,與應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)相比,該體系仍然存在一定的差距。原因在于:該體系氫化物脫氫熱力學(xué)穩(wěn)定性仍然較高;過程為多步脫氫,步驟復(fù)雜導(dǎo)致其在動(dòng)力學(xué)方面存在一定的缺陷。針對(duì)以上問題以及借鑒前人的研究經(jīng)驗(yàn),本論文擬從以下幾個(gè)方面對(duì)鋰鈉雙堿金屬鋁氫化物進(jìn)行研究:(1)利用方便簡單的機(jī)械合金化法合成氫化物,制備出Li-Na-Al-H化合物純相。通過調(diào)配Li_3AlH_6和Na_3AlH_6的相對(duì)含量,探究出Li_xNa_(3-x)AlH_6純相的精確范圍為Li x=0.9~1.3。當(dāng)鋰原子含量為x=1.3時(shí)在該體系中初始脫氫溫度最低(423 K),儲(chǔ)氫容量最高(3.45 wt.%),脫氫反應(yīng)焓變值最低(49.7 KJ mol H_2~(-1));(2)將Ti_3C_2與LiNa_2AlH_6摻雜復(fù)合,隨著摻雜量增加體系初始脫氫溫度逐漸降低。當(dāng)摻雜量為5wt.%時(shí)初始脫氫溫度最低為385K,比單純的LiNa_2AlH_6初始脫氫溫度低68K。根據(jù)脫氫反應(yīng)焓變的對(duì)比,樣品LiNa_2AlH_6+5wt.%Ti_3C_2的脫氫反應(yīng)焓變降低為60.96 KJ mol H_2~(-1),比純LiNa_2AlH_6脫氫反應(yīng)焓變低7.16 KJ mol H_2~(-1)。根據(jù)XPS的探索發(fā)現(xiàn)在整個(gè)球磨、脫氫、吸氫過程中,Ti元素先由Ti-C和Ti~(2+)轉(zhuǎn)變?yōu)門i~0和Ti~(3+),而后部分Ti~0轉(zhuǎn)變?yōu)門i~(3+),最后Ti~(3+)轉(zhuǎn)變?yōu)門i~(2+)。正是由于二者之間的反應(yīng)使得樣品的熱力學(xué)性能得到有效改善;(3)將最優(yōu)化的Li_(1.3)Na_(1.7)AlH_6與鈦基摻雜物相結(jié)合,首先將不同質(zhì)量比例的Ti_3C_2與Li_(1.3)Na_(1.7)AlH_6復(fù)合,當(dāng)摻雜量為5wt.%時(shí)樣品的初始脫氫溫度最低為388K,比純Li_(1.3)Na_(1.7)AlH_6初始脫氫溫度低35K。同時(shí)Ti_3C_2可以有效降低脫氫過程的反應(yīng)焓變至46.94KJ mol H_2~(-1),根據(jù)XPS探測結(jié)果可以看到,在球磨過程中Ti_3C_2與Li_(1.3)Na_(1.7)AlH_6已經(jīng)發(fā)生反應(yīng)使得Ti-C和Ti~(2+)轉(zhuǎn)變?yōu)門i~(3+)和Ti~0,經(jīng)過脫氫反應(yīng)部分Ti~0轉(zhuǎn)變?yōu)門i~(3+),因而使得樣品熱力學(xué)穩(wěn)定性降低。
【圖文】：

圖 1-1 金屬與氫氣氫化反應(yīng)過程[6]以與所有金屬元素發(fā)生反應(yīng)生成氫化物，早期金屬氫化物最為i5（AB5型合金），于 1969 年由 Philips 實(shí)驗(yàn)室[7]發(fā)現(xiàn)。質(zhì)量儲(chǔ) Ni-MH 電池時(shí)的電化學(xué)容量 320mAh g-1。然而在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)相對(duì)較快且能量密度較低。并且 La 為稀土元素，金屬鑭和鎳價(jià)電池的生產(chǎn)成本相對(duì)較高，，阻礙了其在日常生活中的廣泛應(yīng)用，在很長時(shí)間內(nèi)沒有得到很好地發(fā)展和應(yīng)用。后來，Han[8]等人利

中產(chǎn)生的熱量得到有效的散失, 同時(shí)提高球磨效率。測試儀器有 DSC 曲線均由美國 TA 儀器公司生產(chǎn)的差式掃描量熱儀 TA 品裝填量為 5mg，測試氣氛為氬氣，樣品裝載坩堝為剛玉材in-1、10K min-1、15K min-1。性能測試儀器有的程序體積法脫氫（Volumetric release, VR）曲線、吸氫動(dòng)曲線（Pressure-composition-temperature, or Pressure-compositio大學(xué)新能源材料與技術(shù)實(shí)驗(yàn)室研制的 Sieverts 型氣固反應(yīng)測試如下圖 2-1 所示，本設(shè)備主要由加熱爐、氣路管道、真空泵、閥等部分組成。設(shè)備最高溫度極限為 873K，壓力極限為 10M品均在手套箱中裝載到樣品槽中，并在測試前進(jìn)行氣密性檢測
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TG139.7

【參考文獻(xiàn)】

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2 張冬娜;弓愛君;宋永會(huì);袁鵬;彭劍峰;;沸石在多種環(huán)境介質(zhì)中的應(yīng)用研究進(jìn)展[J];硅酸鹽通報(bào);2006年06期

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本文編號(hào)：2678902