论文总字数：22815字

摘 要

氢化镁（MgH₂）因其储氢容量高（7.6 wt.%），资源丰富、价格低廉等优点而成为储氢材料的研究热点。然而，氢化镁作为储氢材料，热力学稳定，吸放氢温度高，动力学性能差。于是，越来越多的研究学者提出了利用氢化镁与水溶液或盐溶液进行水解反应释（制）氢。

本文采用氢化燃烧合成法（HCS）制备水解释氢用镁基氢化物。实验结果表明：将200目铣削镁粉，在1.0 MPa氢气氛下，升温至853 K，接着降温至613 K，保温5小时，可制备高纯镁基氢化物。X射线衍射（XRD）图谱精修可知，上述工艺制备的镁基氢化物含有98.52 wt.% MgH₂、0.23 wt.% Mg和1.25 wt.% MgO。

本文研究了球磨（MM）活化处理镁基氢化物（主要涉及MM工艺参数：球料比以及时间）对其在NiCl₂溶液中水解释氢动力学性能及转化率的影响。实验结果表明，当大剂量球磨（每次球磨15 g）时，球磨参数为球料比5:1，时间60分钟，水解60分钟制氢量达1657 mL/g，转化率达97.5%。

关键词：氢化镁 水解 氢化燃烧合成 机械球磨

HCS MM scale preparation process optimization of Hydrolysis of hydrogen in magnesium hydride

ABSTRACT

Magnesium hydride (MgH₂) has been considered as a prospective hydrogen storage material for it’s high capacity (7.6 wt.%), abundant resource and low price. However, there are some challenges for magnesium hydride as a hydrogen storage material, for example, the high thermodynamic stability and the poor dynamic performance in hydriding and dehydriding. Therefore, more and more researchers proposed the concept of on-site hydrogen supply for hydrogen fuel cell via hydrolysis of magnesium hydride.

In this study, Mg-based hydride used for the hydrogen generation via hydrolysis was prepared by the process of hydriding combustion synthesis (HCS). Experimental results showed that high purity Mg-based hydride was obtained from 200 mesh milled magnesium powder, at 1.0 MPa hydrogen pressure, 853 K of activation temperature, 613 K of holding temperature for 5 h. Refinement of X-ray diffraction patterns indicated that the HCS product above was composed of 98.52 wt.% MgH₂, 0.23 wt.% Mg and 1.25 wt.% MgO.

The effects of activation of magnesium hydrides by the process of mechanical milling (MM), in which MM ball to powder ratio and MM time were involved mainly, on the hydrolysis kinetics and the conversion rate of MgH₂ in NiCl₂ solution were studied furtherly. Results showed that 1657 mL/g hydrogen and 97.5% conversion were reached in 60 min hydrolysis for a large dose of 15 g MgH₂ each MM process of 5:1 of ball to powder ratio and 60 min of MM time.

KEY WORDS: Magnesium hydride；Hydrolysis；Hydriding combustion synthesis； Mechanical milling.

目 录

摘要 I

ABSTRACT II

第一章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 储氢方式研究现状 2

1.2.1 物理储氢 2

1.2.2 化学储氢 3

1.3 金属及其氢化物水解制氢研究现状 3

1.3.1 镁水解制氢 4

1.3.2 氢化镁水解制氢 6

1.4 问题的提出与本文的研究内容 9

第二章 实验方法 11

2.1 实验原料 11

2.2 HCS设备、镁基氢化物HCS工艺和水解制氢装置 11

2.2.1 HCS设备 11

2.2.2 镁基氢化物HCS工艺 12

2.2.3 水解制氢装置 12

2.3 结构及性能分析 13

2.3.1 XRD分析 13

2.3.2 SEM测试 13

第三章 实验内容 15

3.1 高纯氢化镁的制备 15

3.2 大剂量球磨工艺对氢化镁在NiCl₂溶液中水解制氢动力学性能及转化率的影响 17

3.2.1 球料比 17

3.2.2 球磨时间 18

3.3 本章小结 20

第四章 结论与展望 21

4.1 结论 21

4.2对将来工作的建议和展望 21

参考文献 22

致  谢 24

第一章 绪论

1.1 引言

人类社会目前主要依赖于化石燃料。然而，由于石油的过度开采利用，带来了能源匮乏以及严重的环境污染问题，人们急切的寻找一种新型清洁能源，推动了新型环境友好型的能源技术的发展^[1]。氢能具有如下优点：（1）热值高，1 kg氢气燃烧后可产生1.43×10⁶ kJ热量，相当于汽油热值的3倍或者焦炭热值的4.5倍；（2）燃烧产物为水，产物清洁无污染；（3）可通过风能、太阳能等低成本一次能源分解产生，经济效益高。然而，氢的制取和储存是氢广泛运用的一个瓶颈。如今，各国都在大力发展新能源产业^[2]。

图1-1为氢系统示意图，涉及到氢的制取、氢的储存、氢的运输和氢的应用四个方面。氢作为一种二次能源，不像石油或者煤可以从大自然中获取，它本身并不是一种能量，只是一种能量载体^[3]。因此，对于减少全球CO₂排放，大规模无污染稳定制氢是必不可少的。

请支付后下载全文，论文总字数：22815字