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镁基氧化物对氢化镁储氢性能的改性机制研究

发布时间:2024-04-16 21:33
  随着传统石化能源的逐渐枯竭以及环境污染的日益加重,传统的燃油汽车正逐步被新能源汽车所替代。氢燃料电池汽车因为其能量转化率高、低噪音和零排放等优点而备受关注。作为固态储氢材料的氢化镁(MgH2)因具有储氢容量高、成本低、质量轻等特性,被认为是极具发展前景的车载储氢材料之一。然而,MgH2较高的热稳定性以及迟缓的吸放氢动力学导致其放氢温度偏高、吸放氢速率缓慢。研究发现,MgH2在制备或吸放氢循环过程中极易被氧化而生成少量氧化镁(MgO),但该类氧化物对MgH2储氢性能的影响机制至今尚未完全清楚。为了澄清镁基氧化物对MgH2储氢性能的影响及机制,本论文以纯MgO和过渡金属TM(TM=Ti,V,Nb,Fe,Co,Ni)掺杂的Mg(TM)O氧化物作为添加剂,从理论和实验两方面系统研究了镁基氧化物对MgH2储氢性能的影响,并对其电子机制进行探索。首先,采用第一性原理计算方法,系统研究了 MgH2单分子在纯MgO和Mg(TM)O表面的放氢反应行为以及氧化物对MgH2单分子的限域效果。发现,所有镁基氧化物均使Mg-H键长增大,导致MgH2单分子稳定性削弱、放氢能降低,并且氧化物对MgH2放氢性能的改性...

【文章页数】:85 页

【学位级别】:硕士

【部分图文】:

图1.】(a)球磨后的MgH2及MgH2-10wt%LaCb在320?°C和真空下的等温放氢动力学曲线;??(bMH2-10?wt%?LaCl3?的?XRD?图谱[411??

图1.】(a)球磨后的MgH2及MgH2-10wt%LaCb在320?°C和真空下的等温放氢动力学曲线;??(bMH2-10?wt%?LaCl3?的?XRD?图谱[411??

的特性以及提供更多的纳米通道来催化MgH2,发现MgH2-Na2Ti3〇7和??MgH>Ta2〇5复合材料分别在50?°C和17?°C的环境中仍能吸收氢气,展现出极低的吸氢??温度。??1.3.1.3金属卤化物催化剂??由于镁离子与卤化物离子之间极易发生化学反应,因此金属卤化物可....


图1.2氧化还原石墨烯与MgH2纳米层复合结构示意图155]??

图1.2氧化还原石墨烯与MgH2纳米层复合结构示意图155]??

?第一章绪论???内吸收4.4?wt%的氢气。不仅如此,在经过100次吸放氢循环后,该复合材料几乎没有??动力学性能的降低。这可能是由于碳的同素异形体防止了?MgH2颗粒的团聚和长大,并??加速了?MgHb系统的电荷转移,从而提高体系的循环性能。??二?&???c?气?h2o??....


图1.3(a)MgH2@CMK-3的透射电镜图以及(b)暗场相;(c)高分辨率透射电镜和(d)选区电子衍射图;??(e)-(g)Mg在不同方向上的元素图谱;(h)MgH2@CMK-3的示意图[28]??

图1.3(a)MgH2@CMK-3的透射电镜图以及(b)暗场相;(c)高分辨率透射电镜和(d)选区电子衍射图;??(e)-(g)Mg在不同方向上的元素图谱;(h)MgH2@CMK-3的示意图[28]??

于限制MgH2纳米粒子的团聚和生长[56]。近期,研究者将MgH2颗粒限??域进平均孔径为13?nm的碳气凝胶材料中,使其比纯MgH2的放氢动力学快5倍以上[57],??但增加孔洞中纳米限域的MgH2的负载率难度较大,意味着相当一部分MgH2可能位于??孔隙之外,从而增加块状Mg....


图1.4储氢复合材料示意图及其合成方法I#??1.3.3催化和纳米限域协同改性??

图1.4储氢复合材料示意图及其合成方法I#??1.3.3催化和纳米限域协同改性??

?第一章绪论???MOF材料中,通过物理吸附和化学反应两种方式,来将其作为一种混合储氢材料。该??材料在增加各项同性的物理吸附性能的同时,还协同改性了其化学吸放氢的性能。在最??近的研宄中,轻质纳米孔聚合物具备实现更好储氢性能的潜力。因此,Jeon等人将??PMMA这种具有气体选....



本文编号:3956717

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