機械合金化法制備鎂基儲氫合金的研究進展

1、?19942010ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.機械合金化法制備鎂基儲氫合金的研究進展3馬行馳1岳留振2何國求3何大海4張俊喜1(1上海電力學院能源與環(huán)境工程學院上海2000902上海汽車集團股份有限公司技術中心上海2018043同濟大學材料科學與工程學院上海2000924國家磁浮交通工程技術研究中心上海201204)摘要機械合金化法是制備

2、鎂基儲氫合金的較佳工藝。對近年來機械合金化法制備鎂基儲氫合金的研究開發(fā)特別是在多元合金化、復合儲氫合金等方面的發(fā)展進行了系統(tǒng)闡述?？偨Y認為機械合金化法可以顯著改善鎂基儲氫合金的動力學性能和電化學性能提高儲氫量。未來鎂基儲氫合金應向復合材料、新方法與機械合金化法相結合、材料的計算機設計等方面發(fā)展。關鍵詞鎂基儲氫合金機械合金化儲氫性能復合材料ResearchDevelopmentofMechanicalAlloyingUsedtoSynth

3、esizeMg2basedHydrogenStageAlloysMAXingchi1YUELiuzhen2HEGuoqiu3HEDahai4ZHANGJunxi1(1CollegeofEnergyEnvironmentEngineeringShanghaiUniversityofElectricPowerShanghai2000902SAICMotTechnicalCenterShanghai2018043CollegeofMateri

4、alScienceEngineeringTongjiUniversityShanghai2000924NationalMaglevTransptationEngineeringR國家自然科學基金資助項目(50771073)馬行馳:男1980年生博士講師主要從事金屬功能材料研究Tel:0212654304102355粉末放在球磨機中在惰性氣體的保護下研磨若干小時制成。用此法制成的合金具有很大的比表面積還可制成納米尺寸的合金控制球磨速度亦可

5、制成晶態(tài)合金[1]。從材料制備方法來說機械合金化法是制備鎂基復合儲氫合金的主要手段而且通過球磨能使不同元素之間發(fā)生相互擴散和合金化反應產(chǎn)生微米甚至納米晶粒合金[19]。近年來用機械合金化的方法來制備和研究儲氫合金的工作備受關注該工藝所形成的亞穩(wěn)態(tài)結構對改善鎂基儲氫合金的性能有著獨特的效果為獲得吸放氫動力學性能優(yōu)異的鎂基儲氫材料奠定了基礎[6717]。從研究情況來看機械合金化制備和納米復合是改善鎂基儲氫合金吸放氫性能的主要途徑之一這是因為

6、機械合金化在鎂基儲氫合金中引入了大量的缺陷甚至形成了納米晶和非晶合金這通常會使合金的吸放氫性能得到進一步提高。機械合金化制備的鎂基儲氫合金通常為多相體系且各相的尺度達到了納米量級各相之間大量界面的存在使合金組成相之間的相互作用更加顯著各相在吸、放氫過程中相互有很大的影響從而顯著地影響了合金的氫化特性甚至可能會出現(xiàn)一些新的行為[20]。近年來機械合金化法應用于鎂基儲氫合金的制備有了長足進展氫氣氣氛下的反應機械合金化以及結合氫化燃燒合成的機

7、械球磨等方法已經(jīng)被用于合成具有較高電化學容量的非晶、納米晶鎂基合金[2122]。2機械合金化法制備的鎂基儲氫合金2.1Mg2Ni系儲氫合金在Mg與Ni形成的合金體系中存在2種金屬間化合物Mg2Ni和MgNi2其中MgNi2不與氫氣發(fā)生反應Mg2Ni在一定條件下(1.4MPa、約200℃)與氫反應生成Mg2NiH4反應方程式如下:Mg2Ni2H2=Mg2NiH4H=64.5kJmol反應生成的氫化物中氫含量為3.6%離解壓為0.1MPa、

8、離解溫度為253℃Mg2Ni理論電化學容量為999mAhg但其形成的氫化物在室溫下較穩(wěn)定而不易脫氫且與強堿性電解液(6molL1的KOH)接觸后合金表面易形成Mg2(OH)2阻止了電解液與合金表面的氫交換、氫轉(zhuǎn)移和氫向合金體內(nèi)擴散致使Mg2Ni的實際電化學容量、循環(huán)壽命不理想[23]。2.1.1二元Mg2Ni系儲氫合金IvanovE等[24]于1987年成功應用機械合金化法制備出Mg2Ni系儲氫合金通過機械合金化法制備的儲氫合金容易獲得