夏罗生
,
朱树红
稀有金属
doi:10.3969/j.issn.0258-7076.2013.04.004
随着燃料电池、燃料电池汽车的快速发展,LiBH4被认为是最具应用前景的储氢材料之一.然而,LiBH4吸放氢温度高以及吸放氢速率相对缓慢限制了其广泛应用.为改善LiBH4吸放氢性能,在LiBH4中添加少量Al,采用基于密度泛函理论的第一原理赝势平面波方法,计算了LiBH4合金化前后体系的氢化物形成热、H原子解离能,体系的晶体与电子结构.氢化物形成热、H原子解离能计算结果发现:Al合金化后体系相结构稳定性变差,体系解氢过程中所吸收的热量减少,H原子解离能减小,体系解氢能力增强.电子态密度(DOS)、电子密度和Mulliken电子占据数的结果表明:LiBH4结构稳定、解氢困难的电子结构原因是B-H之间较强的共价键,Al对LiBH4体系解氢性能增强主要是Al-LiBH4体系Fermi能级附近能隙值发生变化以及Li-BH,B-H间成键作用减弱.理论上揭示Al添加改善LiBH4体系解氢性能的微观机制,为LiBH4实际应用提供理论指导.
关键词:
赝势平面波
,
LiBH4
,
解氢能力
,
电子结构
韩乐园
,
肖学章
,
王顺葵
,
范修林
,
李寿权
,
葛红卫
,
陈立新
稀有金属材料与工程
为改善LiBH4体系的可逆吸放氢性能,将Ce2Mg17合金(简称为CM)及其氢化物(CeH2.51和MgH2,简称为CMH)分别与LiBH4球磨4h制得LiBH4-0.02CM和LiBH4-0.02CMH复合储氢体系,采用MS、TPD、XRD和FT-IR等测试手段研究了不同状态Ce-Mg添加剂对复合储氢体系可逆吸放氢性能的影响及其作用机制.结果表明:Ce2Mg17合金本身对改善LiBH4吸放氢性能没有明显作用;而Ce2Mg17氢化物(即MgH2和CeH2.51)可降低复合体系中LiBH4的放氢温度和提高LiBH4的放氢速率,并可明显改善体系的可逆吸放氢性能.进一步分析表明,MgH2和CeH2.51对LiBH4的协同改性作用是有效降低LiBH4热力学稳定性、提高LiBH4-Ce-Mg复合体系可逆吸放氢性能的主要原因.
关键词:
储氢材料
,
LiBH4
,
Ce2Mg17
,
氢化物
,
放氢性能
夏罗生
,
朱树红
稀有金属
doi:10.13373/j.cnki.cjrm.2014.03.024
氢能具有清洁、高效及可再生利用的特点,是未来有发展前景的新型能源之一.开发出经济、高效及安全的储存技术是氢能大规模应用的关键,相对于高压气态储氢和液化储氢,通过氢与材料间的相互作用形成固溶体或配位氢化物的固态储氢技术因储氢容量高且安全性好,被认为是最有发展前景的储存方式.配位氢化物中的LiBH4的理论储氢容量高达18.5％(质量分数),远超车载氢源系统重量储氢容量大于5％的要求,是当前高容量储氢材料的典型代表及研究热点,但面临着严重的吸放氢热力学、动力学问题.从改善LiBH4的吸放氢性能出发,分析了储氢技术、储氢材料的研究进展,综述了近年来采取的主要措施,特别是添加适当反应物来形成复合储氢体系,掺杂阴阳离子以改变电负性,添加催化剂,减小品粒尺寸及采用纳米填充法等几个方面的研究成果和研究进展,重点关注其吸放氢机制、吸放氢容量、吸放氢温度及条件、吸放氢反应热力学及动力学等问题.高容量储氢材料LiBH4是车载氢源系统实用化的关键,在现有基础上研发出吸放氢迅速、吸放氢量大、吸放氢可逆、室温操作的方法及体系,是未来研究的重点.
关键词:
氢能
,
储氢材料
,
高容量
,
LiBH4
王新华
,
徐楼
,
吴晓诚
,
陈长聘
稀有金属材料与工程
采用球磨方法制备了2LiBH4/MgH2复合储氢材料体系,用XRD、FTIR和储氢性能测试手段等对复合体系结构和储氢性能进行表征,研究了不同Ce基催化剂对复合体系放氢性能的影响,分析了催化剂的催化机理.结果表明:2LiBH4/MgH2复合物加热过程为明显的两步放氢,第1步主要发生MgH2的分解放氢；第2步为第1步生成的Mg与LiBH4发生放氢反应；添加Ce和CeF3都能提高2LiBH4/MgH2体系的放氢性能.Ce主要改善体系第2步放氢特性,CeF3 对体系两步放氢反应均产生显著效果.添加5 mol％ CeF3使2LiBH4/MgH2体系起始放氢温度降低约100℃,体系最大放氢量达到10.6％(质量分数,下同)；F-取代部分H形成LiBH1-xFx,改善了LiBH4的分解特性,从而显著改善了2LiBH4/MgH2体系的放氢性能.
关键词:
储氢材料
,
储氢性能
,
LiBH4
,
MgH2
,
催化剂
毛建锋
,
吴铸
,
余学斌
,
窦涛
,
陈通进
,
翁百成
,
倪君
,
徐乃欣
,
黄铁生
稀有金属材料与工程
通过球磨LiBH4/Mg,使得镁的吸放氢性能得到明显改善.活化结果显示,在氩气气氛下,球磨1 h的LiBH4/Mg混合物经250℃,60 min处理后的吸氢量可以达到6.7%(质量分数,下同).200℃,80 min处理后的吸氢量可以达到3.0%.而纯镁粉在相同条件下几乎不吸氢.PCT结果显示,LiBH4也明显改善镁氢化后的放氢性能.
关键词:
金属氢化物
,
Mg
,
LiBH4
,
储氢性能
夏广林
,
余学斌
,
吴铸
稀有金属材料与工程
研究了Al对LiBH4吸放氢性能的影响.结果表明,Al的添加可使LiBH4起始放氢温度降低至300 ℃左右,且主要放氢过程的温度范围随着Al含量的增加而逐渐降低;可逆性研究表明,放氢后的LiBH4/Al混合体系在600 ℃、10 MPa条件下实现可逆吸氢,这明显低于单一LiBH4的可逆吸氢条件.LiBH4/Al吸放氢性能改善的原因是由于化合物LiAl和AlB2的生成.
关键词:
金属氢化物
,
Al
,
LiBH4
,
储氢材料
