Li-Al-N-H復(fù)合體系儲(chǔ)氫特性研究.pdf

1、相比傳統(tǒng)能源，氫能具有能量密度大、可再生、環(huán)境友好等突出的優(yōu)點(diǎn)，是一種較理想的綠色能源，而儲(chǔ)氫技術(shù)是氫能廣泛應(yīng)用的基礎(chǔ)和亟需解決的瓶頸。近些年來(lái)，新型金屬配位氫化物(LiAlH4、NaAlH4等)以其高的重量和體積儲(chǔ)氫密度而成為國(guó)內(nèi)外新的儲(chǔ)氫材料研究熱點(diǎn)。
　　 本文在對(duì)國(guó)內(nèi)外金屬配位氫化物/金屬氮?dú)浠锏陌l(fā)展現(xiàn)狀和研究進(jìn)展進(jìn)行全面綜述的基礎(chǔ)上，采用機(jī)械球磨復(fù)合金屬配位氫化物L(fēng)iAlH4及Li3AlH6與金屬氮?dú)浠風(fēng)iNH2制

2、備了Li-Al-N-H復(fù)合儲(chǔ)氫材料體系。采用體積法和重量法研究了Li-Al-N-H復(fù)合體系的儲(chǔ)氫特性，運(yùn)用同步熱分析法(TG/DSC)、質(zhì)譜(MS)、X射線衍射(XRD)、傅立葉變換紅外光譜分析儀(FTIR)、固態(tài)核磁共振(NMR)等分析測(cè)試手段揭示了Li-Al-N-H復(fù)合體系吸放氫過(guò)程中微結(jié)構(gòu)的變化規(guī)律，并探討了其吸放氫機(jī)理。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，LiNH2的加入有效地降低了起始反應(yīng)溫度，使體系存在一定的可逆性。另外，本文探討了添加TiC、T

3、iH2、CeF3、TiF3、Ti2Ni等做催化劑對(duì)Li-Al-N-H復(fù)合體系儲(chǔ)氫性能的影響。
　　 對(duì)LiAlH4/xLiNH2(x=1，2)復(fù)合體系的研究結(jié)果表明：LiAlH4/LiNH2體系經(jīng)球磨55h后總放氫量達(dá)到5.97wt.％，最終生成AlN和LiH。LiAlH4/2LiNH2體系通過(guò)TG熱重分析加熱到400℃總放氫量達(dá)到7.25wt.％，最終產(chǎn)物為L(zhǎng)i3AlN2。在此體系中添加TiC、TiH2、CeF3做催化劑，對(duì)體

4、系儲(chǔ)氫性能都有一定的改善作用，其中CeF3對(duì)于改善放氫動(dòng)力學(xué)有最好的效果。
　　 對(duì)Li3AlH6/xLiNH2(x=1，2,3)體系的研究結(jié)果表明：隨著Li3AlH6/xLiNH2中x值的增大，球磨過(guò)程中放出的氫氣逐漸增大。Li3AlH6/LiNH2和Li3AlH6/2LiNH2體系加熱后總放氫量分別達(dá)到5.27wt.％、6.62wt.％，可逆吸氫量分別為0.86wt.％、3.57 wt.％。Li3AlH6/3LiNH2體系具

5、有最好的綜合儲(chǔ)氫性能。加熱到500℃的總放氫量為8.15wt.％，生成的固態(tài)產(chǎn)物有Li3AlN2、Li2NH和LiH。放氫后的產(chǎn)物在110bar的壓力下和400℃恒溫10h吸氫量為3.57wt.％，吸氫主要是Li3AlN2和Li2NH的加氫反應(yīng)過(guò)程，不能回到Li3AlH6/3LiNHE體系。添加催化劑CeF3、TiF3和Ti2Ni后，催化劑對(duì)體系的催化效應(yīng)主要體現(xiàn)在吸氫反應(yīng)上。添加2mol％CeF3的催化效果最好，最大吸氫量為4.75w