提高镁基贮氢材料贮氢性能的方法

　　氢能源使用过程中，氢的贮存和运输是关键环节之一，而贮氢材料则是其基础。

　　镁基贮氢材料由于其单位质量贮氢密度能达到7.6％，单位体积贮氢密度将近是液氢的两倍，故被认为是很有希望的车载贮氢材料。然而以MgH2作为贮氢材料仍有吸放氢温度较高、动力学性能较差以及容易氧化等问题。如何提高镁基贮氢材料的贮氢性能是目前的一个研究热点。

　　一．球磨

　　颗粒大小以及比表面积是影响材料吸放氢动力学性能的重要因素。在使用中，随着反应时间的增加，氢化物层的厚度逐渐增加，阻碍了氢向合金颗粒中心的扩散，从而降低了氢化反应速率。增大比表面积有利于提高合金吸放氢动力学性能。通过机械合金化可显著降低合金的粒度、提高合金的比表面积、增加合金颗粒内部的晶体缺陷，形成大量新的表面，从而提高合金吸放氢动力学性能。实验表明，MgH2球磨后材料的比表面积增加了10倍，放氢动力学明显加快。球磨前放氢反应的活化能为156KJ/mol，球磨后降低到了120KJ/mol。有报道，球磨使得MgH2和Mg2NiH4的分解温度分别下降了100℃和40℃，球磨导致颗粒粉化和畸变是氢化物分解温度降低的主要原因。

　　二．添加催化剂

　　在储氢合金体系中添加适当的催化剂是增加吸放氢动力学性能的重要途径。这些催化剂主要包括过渡族金属、金属氧化物、卤化物、金属间化合物以及不同形式的碳。在氧化物中，Nb2O5被认为是最为高效的催化剂。氟化物的加入可以显著地促进吸放氢动力学性能。例如，添加ZrF4的金属氢化物在325℃条件下，2分钟内就可以完全放氢。另据报道，在镁基储氢材料中添加金属间化合物，如LaNi5，可以促进其吸放氢动力学性能，例如，将Mg与LaNi5通过球磨方法制备出的复合材料在245℃以及较快的吸氢速率条件下仍然具有很可观的吸氢量，形成的氢化物甚至可以在185℃下缓慢放氢。近期的研究表明，在Mg基贮氢材料中添加不同形式的碳效果显著，这是由于它们具有很高的比表面积、独特的吸附性能以及高的催化活性，其中尤以多壁碳纳米管对促进吸氢动力学性能最为明显。

　　三．快淬

　　通过真空快淬技术制备的储氢合金薄带具有纳米晶和非晶结构，有利于氢在合金内的扩散，促进了Mg及其氢化物之间氢原子的交换，可以显著改善镁基贮氢合金的吸放氢动力学性能。快淬得到的合金薄带稳定性和均匀度均好于机械合金化法，且易于大规模生产。