充氫球磨制備納米氫化態(tài)鎂基復合粉體及水解制氫性能研究.pdf

1、本文首先對球磨過程的溫升進行了理論推導，獲得了進行球磨制備試樣的基本參數(shù)范圍，而后利用充氫球磨工藝球磨了 Mg-3Ni-2MnO2復合材料、Mg-10wt.％ Al、AZ91鎂合金粉末材料，利用XRD和SEM對制備試樣進行了表征，并利用自制的裝置對其水解制氫動力學性能進行了測試，系統(tǒng)分析了影響試樣水解制氫動力學性能的基本因素，并對水解機理進行了探索，獲得了各試樣水解制氫的優(yōu)化條件，并利用形核長大理論建立氫化態(tài)試樣水解制氫動力學數(shù)學模型并

2、進行了數(shù)值模擬。
　　研究結果表明：在推導的球磨工藝參數(shù)范圍內，利用充氫球磨工藝能夠制備充分氫化的氫化態(tài) Mg-3Ni-2MnO2復合材料及氫化態(tài) AZ91鎂合金粉末材料，而 Mg-10wt.% Al球磨時由于非氫化相的出現(xiàn)導致其不能充分氫化，摻雜納米鎳制備的氫化態(tài)試樣具有更小的晶粒和顆粒尺寸，顆粒尺寸在0.1～5μm，計算晶粒尺寸在1～40nm。
　　制備試樣在室溫水解時由于產(chǎn)物氫氧化鎂膜附著在未反應部分的表面阻止反應進一

3、步進行，水解率不高；摻雜納米鎳制備的試樣水解效果優(yōu)于添加普通鎳的試樣。溫度升高，有助于制備試樣水解。低溫區(qū)時摻雜納米鎳試樣在海水當中的水解動力學性能優(yōu)于二次去離子水中的水解，而高溫區(qū)時，其表現(xiàn)的水解動力學性能則恰恰相反。分析認為存在一個臨界溫度，臨界溫度以下，氯離子存在會在氫氧化鎂膜的表面發(fā)生特性吸附，達到一定濃度形成可溶解的MgCl42-絡合物，使部分氫氧化鎂膜變得疏松多孔，進而對水解率和水解速度有利；臨界溫度以上水解時，由于溫度高對

4、氫氧化鎂膜的水熱改性作用，使得氫氧化鎂膜疏松多孔甚至溶解再結晶，極大的保證了反應進程和速度，說明此時水的雜質含量越低越有利于水解動力學性能的提高。添加納米鎳試樣在二次去離子水中343K水解，在20min內放氫量達到157mL。去除氫氧化鎂膜也是保證和促進氫化態(tài)試樣水解動力學性能提高的重要方法，HEDP、有機磷酸、抗壞血酸（維生素 C）及相關鹽類物質的使用，都取得了令人滿意的實驗結果。
　　充氫球磨 Mg-10wt.％Al復合粉體的

5、實驗表征表明，球磨過程氫化不完全，生成了不利于水解的金屬間化合物及其它相，對其水解動力學性能的測試表明結果很不理想，因此球磨過程中控制 Mg-10wt.％Al的新相組成及氫化進程是實現(xiàn)該種材料水解應用的前提。氫化態(tài) AZ91鎂合金粉末的水解動力學性能表明，在343K時表現(xiàn)出優(yōu)異的動力學性能，20min內放氫量達到159.5mL，說明 Al-H鍵的存在對水解率有貢獻；二次去離子中的水解動力學性能要優(yōu)于在海水中的水解。
　　利用形核長