Li-Al-N-H復合體系儲氫特性研究.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，是一種較理想的綠色能源，而儲氫技術(shù)是氫能廣泛應用的基礎(chǔ)和亟需解決的瓶頸。近些年來，新型金屬配位氫化物(LiAlH4、NaAlH4等)以其高的重量和體積儲氫密度而成為國內(nèi)外新的儲氫材料研究熱點。
　　 本文在對國內(nèi)外金屬配位氫化物/金屬氮氫化物的發(fā)展現(xiàn)狀和研究進展進行全面綜述的基礎(chǔ)上，采用機械球磨復合金屬配位氫化物LiAlH4及Li3AlH6與金屬氮氫化物LiNH2制

2、備了Li-Al-N-H復合儲氫材料體系。采用體積法和重量法研究了Li-Al-N-H復合體系的儲氫特性，運用同步熱分析法(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)等分析測試手段揭示了Li-Al-N-H復合體系吸放氫過程中微結(jié)構(gòu)的變化規(guī)律，并探討了其吸放氫機理。實驗結(jié)果表明，LiNH2的加入有效地降低了起始反應溫度，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Li-Al-N-H復合體系儲氫性能的影響。
　　 對LiAlH4/xLiNH2(x=1，2)復合體系的研究結(jié)果表明：LiAlH4/LiNH2體系經(jīng)球磨55h后總放氫量達到5.97wt.％，最終生成AlN和LiH。LiAlH4/2LiNH2體系通過TG熱重分析加熱到400℃總放氫量達到7.25wt.％，最終產(chǎn)物為Li3AlN2。在此體系中添加TiC、TiH2、CeF3做催化劑，對體

4、系儲氫性能都有一定的改善作用，其中CeF3對于改善放氫動力學有最好的效果。
　　 對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的加氫反應過程，不能回到Li3AlH6/3LiNHE體系。添加催化劑CeF3、TiF3和Ti2Ni后，催化劑對體系的催化效應主要體現(xiàn)在吸氫反應上。添加2mol％CeF3的催化效果最好，最大吸氫量為4.75w