碳載靶對(duì)鎂基合金吸放氫性能的影響

碳載靶對(duì)鎂基合金吸放氫性能的影響材科0701孫玲當(dāng)今社會(huì)迅速發(fā)展，能源消耗日漸增加，導(dǎo)致現(xiàn)在人類所利用的煤炭、石油等不可再生能源逐漸減少，據(jù)估計(jì)現(xiàn)有的石油資源按現(xiàn)在的開(kāi)采速度到2050年就將耗盡，與此同時(shí)，傳統(tǒng)能源的消耗正改變著地球的大氣環(huán)境，使極端氣候變得日益頻繁，物種滅絕的速度加快，南北極冰原加速融化，海平面上升等，這就使得人們迫切地尋找一種不依賴化石燃料且儲(chǔ)量豐富的新型能源。能源危機(jī)當(dāng)今不可再生能源已經(jīng)所剩無(wú)幾現(xiàn)在人們對(duì)于新能源的研究主要是在太陽(yáng)能、潮汐能、風(fēng)能、地?zé)崮?、氫能和生物能等方面。其中氫能憑借其來(lái)源豐富、質(zhì)量輕、能量密度高、綠色環(huán)保、儲(chǔ)存方式與利用形式多樣等特點(diǎn)，被公認(rèn)為未來(lái)非常理想的能源，具有廣闊的發(fā)展前景。新型能源的種類太陽(yáng)能風(fēng)能地?zé)崮艹毕軞淠軞涫亲匀唤缰写嬖诒容^廣泛的元素，它構(gòu)成了宇宙質(zhì)量的75%，大量存在于水中。氫作為能源，發(fā)熱值很高，是汽油的3倍；而且易于儲(chǔ)運(yùn)，能適應(yīng)各種環(huán)境的要求；本身無(wú)毒，在氧氣環(huán)境下燃燒只生成水，沒(méi)有任何污染等特征。氫能的優(yōu)勢(shì)目前氫能的主要應(yīng)用氫能汽車氫能飛機(jī)氫能的開(kāi)發(fā)和利用要解決的首要問(wèn)題是廉價(jià)的氫制取，其次是安全可靠的儲(chǔ)氫技術(shù)以及氫運(yùn)輸?shù)姆椒?，最后是怎樣讓氫參與化學(xué)或機(jī)械過(guò)程中能量的轉(zhuǎn)換，使化學(xué)能或內(nèi)能能夠轉(zhuǎn)換為機(jī)械能和電能。下面主要介紹儲(chǔ)氫技術(shù)，即如何選用更好的儲(chǔ)氫材料和催化劑氫能應(yīng)用金屬儲(chǔ)氫材料常是指合金氫化物材料：氫原子幾乎可以與元素周期表中包含金屬的所有元素發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成氫化物或氫化合物。趨于成熟和具備實(shí)用價(jià)值的金屬儲(chǔ)氫材料主要包括鎂系合金、鈦系合金以及釩、鈮、鋯等多元素系合金等等，本課題重點(diǎn)對(duì)鎂基儲(chǔ)氫合金進(jìn)行研究。金屬儲(chǔ)氫材料的先天優(yōu)勢(shì)鎂基儲(chǔ)氫合金由于純鎂的吸放氫反應(yīng)動(dòng)力學(xué)性能差，吸放氫溫度高，所以純鎂很少被用來(lái)儲(chǔ)存氫氣，為此人們又開(kāi)始研究鎂基儲(chǔ)氫合金材料。到目前為止，人們已對(duì)300多種重要的鎂基儲(chǔ)氫合金材料進(jìn)行了研究。其中最具代表性的是Mg﹣Ni系儲(chǔ)氫合金，許多研究者圍繞該系列合金開(kāi)展了大量的研究工作。為什么要用合金？1.通過(guò)機(jī)械球磨在常溫下直接制備微晶、納米晶和非晶態(tài)鎂基儲(chǔ)氫合金2.通過(guò)優(yōu)化成分設(shè)計(jì)，主要有將Mg與其它一些元素進(jìn)行多元合金化3.氫化燃燒合成法4.HCS+MM法鎂基儲(chǔ)氫合金的制備方法缺點(diǎn)：活化困難、吸放氫溫度高、速率慢等缺點(diǎn)嚴(yán)重阻礙了該類儲(chǔ)氫合金走向?qū)嵱没?。改善方法：鎂基合金的納米化、多元化、復(fù)合化以及摻雜改性方面。其中貴金屬摻雜對(duì)改善鎂基儲(chǔ)氫合金的吸放氫動(dòng)力學(xué)性能具有顯著的作用。鎂基儲(chǔ)氫合金性能的改善方法催化劑的作用鎂基儲(chǔ)氫材料屬中溫型儲(chǔ)氫合金，通常需要在300℃左右才能有效地吸放氫，而且吸放氫速度較為緩慢（尤其在低溫下），所以其動(dòng)力學(xué)性能差。故采用添加催化劑進(jìn)行催化處理是十分必要的。為何要在儲(chǔ)氫材料中加入催化劑？主要有過(guò)渡族金屬、金屬氧化物和金屬鹵化物，其中鈀碳催化劑是一種常用的加氫催化劑。目前常用的催化劑種類碳載鈀催化劑1.利用多壁碳納米管（MWCNT）為載體，用簡(jiǎn)單的液相還原法制備碳載鈀催化劑2.Hummers氧化法合成氧化石墨，然后以硼氫化鈉為還原劑一步還原制得石墨烯負(fù)載鈀催化劑3.硫引入貴金屬法制備介孔碳載鈀碳載鈀催化劑的制備方法目前國(guó)內(nèi)外關(guān)于改善鎂基儲(chǔ)氫材料的儲(chǔ)氫性能的研究正在如火如荼地進(jìn)行著，并且取得了一定的成效，