采用機械合金化法制備了Nb₆₀TM₄₀及Nb₆₀Fe₄₀非晶合金,再通過球磨法向MgH₂中分別摻雜10%上述非晶,并利用XRD、SEM、P-C-T、DSC等分析測試手段對樣品的微觀結構及吸放氫性能進行了表征。XRD結果表明,通過機械合金化法得到了Nb-Ni和Nb-Fe非晶。SEM觀察顯示,摻雜非晶后,MgH₂粉末顆粒得到了細化。P-C-T測試結果表明,非晶Nb₆₀TM₄₀及Nb₆₀Fe₄₀的摻雜未改善MgH₂的吸放氫熱力學性能,但非晶Nb₆₀TM₄₀-MgH₂及非晶Nb₆₀Fe₄₀-MgH₂復合粉體的吸氫速率有一定的提升;放氫動力學測試表明,非晶摻雜加快了MgH₂的放氫速率,350℃下10 min... 

【文章來源】：有色金屬工程. 2020,10(10)北大核心

【文章頁數】：9 頁

【部分圖文】：

Nb60Ni40,(b)Nb60Fe40樣品的SEM圖像以及（c)Nb60Ni40和Nb60Fe40的XRD圖譜

圖2(a）、（b）和（c）分別為純MgH2、非晶Nb60Ni40-MgH2和Nb60Fe40-MgH2復合儲氫材料的SEM圖像。由圖2(a）可見，球磨后的純MgH2顆粒尺寸較大，粒徑約為1～4μm；而在圖2(b）和圖2(c）中，MgH2的顆粒尺寸有所降低，粒徑約為0.2～2μm。EL-ESKANDARANY[7]曾闡釋了Ti2Ni非晶粉末提升MgH2吸放氫性能的機理。該研究認為，當MgH2晶粒尺寸降至微米級后，傳統(tǒng)球磨工藝難以對晶粒進行有效地“俘獲”；而非晶顆�？梢栽谇蚰ミ^程中破壞直徑為若干微米甚至納米級的MgH2顆粒，使其晶粒進一步得到細化。由圖2的SEM圖像可以看出，非晶Nb-Ni和Nb-Fe的加入細化了MgH2晶粒，從而縮短了H擴散的距離，有利于該復合材料的吸放氫行為。2.3 Nb基非晶-MgH2的吸放氫性能

其中，PH2表示該溫度下的材料的吸放氫平臺壓；ΔH是反應生成焓；ΔS為反應熵；R是氣體常數，約等于8.314J/（K·mol）�；诒�2中的吸放氫平臺壓，通過擬合ln Pvs 1 000/T，計算得到非晶Nb60Ni40-MgH2體系和非晶Nb60Fe40-MgH2體系的吸氫生成焓分別為-107.38、-80.76kJ/mol；而放氫過程的焓變則分別為92.85、87.53kJ/mol，如圖3(b）、圖3(d）所示。而純Mg/MgH2體系的吸放氫焓變?yōu)?#177;74.7kJ/mol[17]，相比之下，摻雜了Nb基非晶體系后，體系的吸放氫焓值絕對值均有所升高，說明Nb-Ni和Nb-Fe非晶的摻雜無法降低Mg/MgH2的熱力學穩(wěn)定性。將球磨后的純MgH2和Nb基非晶-MgH2復合材料分別升至370℃并保溫2h，在真空條件下使樣品徹底脫氫，隨后降溫至250、200和150℃，在3 MPa氫壓下吸氫2h，得到圖4所示的吸氫動力學曲線。與圖4(a）所示的純MgH2相比，添加了非晶Nb60Ni40（圖4(b））和Nb60Fe40（圖4(c））的樣品吸氫動力學性能均有所提升，三者在250℃、2h內的最大吸氫量分別為5.83%、5.08%和5.35%，而該溫度10 min內吸氫量分別為4.11%、4.56%和4.53%，摻雜非晶的樣品體現(xiàn)出了更快的吸氫速度。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]Preparation and hydrogen storage properties of MgH2-trimesic acid-TM MOF（TM=Co,Fe） composites[J]. Zhewen Ma,Jianxin Zou,Darvaish Khan,Wen Zhu,Chuanzhu Hu,Xiaoqin Zeng,Wenjiang Ding.  Journal of Materials Science & Technology. 2019(10)



本文編號：3247050