论文部分内容阅读
在详细地综述了制氢行业以及铝水制氢研究现状上的基础上,本文以Al粉、自制Li3AlH6以及其他添加剂为原料,采用球磨法制备了具有高容量的新型复合制氢材料。采用气体排水再称重的方法来测试复合材料的产氢性能,研究了不同的复合材料比例组成、球磨条件以及添加剂对复合材料产氢性能的影响。采用微量热方法测量复合材料与水反应过程中产生的反应热,复合材料的物相分析及表面形貌分析则是采用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)进行表征。 新型高容量复合材料Al-Li3AlH6采用机械球磨法制得,通过对其产氢性能的研究,发现复合材料与水反应的产氢量要大于纯Al的产氢量。通过增加复合材料中的Li3AlH6含量可以使得其水反应的产氢率达到100%。当Li3AlH6含量为20 wt%,球料比为30∶1,球磨时间为5h的球磨条件下,复合材料在室温下的产氢量为1513.1 mL g-1,最大的产氢速率达到2737.6 mL g-1 min-1。通过对复合材料Al-10 wt%Li3AlH6在不同温度下的产氢性能研究,发现Li3AlH6能有效地降低整个复合体系的活化能。通过对复合材料的XRD、SEM和微量热测量,表明Li3AlH6与水反应可以产氢、放出热量且能给整个反应提供一个碱性环境,而这些因素促进铝水反应的进行。 在Al-Li3AlH6体系的研究基础上加入添加剂(硼氢化钠(NaBH4)、氢化镁(MgH2)、氨基锂(LiNH2)、铋粉(Bi)、镓粉(Ga)、铟粉(In)、镁粉(Mg、锆粉(Zr)、钴粉(Co)、氯化钠(NaCl)、氯化钾(KCl)、氧化钙(CaO))组成三元复合材料。通过对这一系列的复合材料的产氢性能研究,发现了Bi和NaBH4对于该体系的影响最为显著。其中Al-5wt%Li3AH6-10 wt%Bi体系的氢气产量和最大放氢速率分别为1299.3 mL g-1和2277.0mLmin-1 g-1; Al-5 wt%Li3AlH6-10 wt%NaBH4的产氢量和最大产氢速率分别为778.3mLg-1和3524.3 mL min-1 g-1。在Al-Li3AlH6体系中同时加入Bi和NaBH4组成了Al-Li3AlH6-NaBH4-Bi四元体系,在最佳条件下Al-5 wt%Li3AlH6-5 wt%NaBH4-5 wt%Bi复合材料的氢气产量为1417.207mLg-1,产率达到99.7%。 采用了机械球磨法制备Al-Li3AlH6-Bi复合材料。在该体系中Bi含量较低时(小于5wt%),可以通过改变材料中铋粉的含量来实现用温度来控制其产氢量以及产氢速度。另外实验结果进一步表面,随着温度的增加,复合材料可以实现100%产氢。此外,当复合材料中Bi粉含量较大时(大于5wt%),主要研究了不同球磨条件对于复合材料的产氢性能的影响,通过对复合材料以及与水反应后的XRD曲线的分析,得知其中Bi粉相当于催化剂作用,有效地促进了铝水反应的顺利进行,也与前面的之前的结果相吻合。