南开大学科技成果——氢能源车用纳米结构镁基合
金复合储氢材料
项目简介针对车载氢能源的难题，开展纳米结构镁基合金复合材料储氢研究，特别开展了Mg纳米线的储氢性能研究。
MgH2（7.6wt%H2）是理想的轻质储氢材料之一，但其缓慢的吸放氢动力学和相对高的操作温度，限制了它的发展。
为了改善镁基材料的储氢性能，通过气相传输的方法制备了不同形貌的Mg纳米线。
结果表明，改变载气流速、传输温度和沉积基底，可以控制Mg纳米线的长度和直径。
测试结果显示，Mg纳米线降低了脱附能垒，改善了热力学和动力学性能。
实验结果显示，直径为30-50nm的Mg纳米线具有良好的可逆储放氢性能。
理论计算：MgH2纳米线直径与放氢热力学性能
实验研究：Mg/MgH2纳米线直径与其吸/放氢活化能
部分实验样品 研究成果发表在J.Am.Chem.Soc.，J.Phys.Chem.C ，pds 等期刊上，授权发明专利2项。
氢化镁的制备1. 简介氢化镁是一种无机化合物，化学式为MgH2。
它是一种白色固体，在常温下稳定。
氢化镁具有良好的储氢性能，因此被广泛应用于储氢材料、催化剂和电池等领域。
2. 制备方法2.1 直接反应法直接反应法是制备氢化镁最常用的方法之一。
该方法通过将金属镁与氢气直接反应得到氢化镁。
制备步骤如下：1.准备金属镁粉末和纯净的氢气。
2.在惰性气体（如氩气）保护下，将金属镁粉末置于高温炉中加热。
3.同时通入纯净的氢气，并控制反应温度和压力。
4.反应进行一段时间后，待反应结束后停止通入氢气。
5.冷却样品并收集生成的固体产物。
2.2 热解法热解法是另一种制备氢化镁的方法。
该方法通过在高温条件下使金属镁与其他物质反应得到氢化镁。
制备步骤如下：1.准备金属镁和反应物（如氨气、甲烷等）。
2.将金属镁和反应物放入高温炉中，并控制反应温度和时间。
3.反应进行一段时间后，停止加热并冷却样品。
4.收集生成的固体产物。
2.3 水解法水解法是制备氢化镁的另一种方法。
该方法通过将金属镁与水反应得到氢化镁。
制备步骤如下：1.准备金属镁粉末和纯净的水。
2.将金属镁粉末加入到水中，并控制反应温度和时间。
3.反应进行一段时间后，停止加热并冷却样品。
4.收集生成的固体产物。
3. 实验条件在实验过程中，需要注意以下条件：•温度：根据不同的制备方法选择合适的反应温度，通常在200-500°C之间。
•压力：根据不同的制备方法选择合适的反应压力，通常在1-10 atm之间。
•反应容器：使用惰性材料（如石英）作为反应容器，以避免与反应物发生非预期的反应。
•保护气体：在直接反应法中，使用惰性气体（如氩气）保护反应过程中的金属镁。
4. 实验注意事项在进行氢化镁的制备实验时，需要注意以下事项：•安全操作：实验过程中要注意安全操作，佩戴适当的防护设备，避免接触有害物质和高温物体。
•防潮处理：金属镁和氢化镁都对水分敏感，因此在实验过程中要注意防潮处理，避免与空气中的水分接触。
2023北京高三一模化学汇编原理综合题一、原理综合题1．（2023·北京西城·统考一模）镁基储氢材料MgH2具有储氢量高、成本低廉等优点，发展前景广阔。
Ⅰ.MgH2热分解放出H2MgH2(s)垐?噲?Mg(s)+H2(g)ΔH=+75kJ/mol该反应的能量变化如图。
(1)E1=_____。
(2)提高H2平衡产率的措施有_____(答2条)。
Ⅱ.MgH2水解制备H2(3)MgH2与H2O反应制备H2的化学方程式是_____。
(4)MgH2与H2O反应时，最初生成H2的速率很快，但随后变得很缓慢，原因是_____。
(5)MgCl2、NiCl2、CuCl2等盐溶液能提升MgH2的水解性能。
1mol/L的几种盐溶液对MgH2水解制备H2的性能曲线如图。
已知：ⅰ.ⅱ.MgH2在MCl2(M代表Mg、Ni、Cu)溶液中水解的示意图如图。
①NiCl 2溶液制备H 2的性能优于MgCl 2溶液，原因是_____。
②MgH 2在MgCl 2溶液中制备H 2的性能不如在NiCl 2溶液中优异，但使用MgCl 2溶液利于发展“镁－氢”循环经济，原因是_____。
③CuCl 2溶液制备H 2的性能不如NiCl 2溶液，可能的原因是_____。
2．（2023·北京西城·统考一模）(NH 4)2S 2O 8电化学循环氧化法可用于废水中苯酚的降解，示意图如图。
(1)(NH 4)2S 2O 8的电解法制备 已知：电解效率η的定义为η(B)=()n B n()生成所用的电子通过电极的电子×100%①电极b 是_____极。
②生成2-28S O 的电极反应式是_____。
③向阳极室和阴极室各加入100mL 溶液。
制备2-28S O 的同时，还在电极b 表面收集到2.5×10-4mol 气体，气体是_____。
经测定η(2-28S O )为80%，不考虑其他副反应，则制备的(NH 4)2S 2O 8的物质的量浓度为_____mol/L 。
目录1. 前言 (3)2. 储氢材料 (4)2.1金属储氢材料 (4)2.1.1镁基储氢材料 (5)2.1.2钛基（Fe-Ti）储氢材料 (8)2.1.3稀土系合金储氢材料 (9)2.1.4锆系合金储氢材料 (10)2.1.5金属配位氢化物 (11)2.2碳质储氢材料 (11)2.3液态有机储氢材料 (12)3. 储氢方式 (14)3.1气态储存 (14)3.2液化储存 (14)3.3固态储存 (15)4. 氢能前景 (15)参考文献 (17)储氢材料的研究与发展前景摘要：氢能作为一种新型的能量密度高的绿色能源, 正引起世界各国的重视。
储存技术是氢能利用的关键。
储氢材料是当今研究的重点课题之一, 也是氢的储存和输送过程中的重要载体。
本文综述了目前已采用或正在研究的储氢材料, 如镁基储氢材料钛碳基储氢材料、稀土储氢材料、碳质储氢等材料的研究进展、发展前景和方向。
关键字：储氢材料，储氢性能，储氢方式，发展前景1.前言当今世界, 化石燃料储量正在迅速减少, 现存储量不能满足日益增长的需求。
目前世界能源的80%来源于化石燃料, 但化石燃料的使用产生了大量有害物质, 对环境造成巨大影响。
因此, 加速能源系统向可再生能源转换以适应当前和未来世界能源需求, 是迫切需要解决问题。
氢原料来源广泛、无污染且能量转换效率高，是解决未来清洁能源需求问题的首选新能源之一。
氢是宇宙中含量最丰富的元素之一。
氢气燃烧后只产生水和热，是一种理想的清洁能源。
氢能利用技术，如氢燃料电池和氢内燃机，可以提供稳定、高效、无污染的动力，在电动汽车等领域有着广泛的应用前景。
由于氢能技术在解决人类面临的能源与环境两大方面的重大作用，国内外对氢能技术都有大量资金投入，以加快氢能技术的研发和应用。
氢能作为一种储量丰富、来源广泛、能量密度高的绿色能源及能源载体，正引起人们的广泛关注。
氢能的开发和利用受到美、日、德、中、加等国家的高度重视，以期在21世纪中叶进入氢能经济(hydrogeneconomy)时代。
