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镁基储氢发展现状分析报告引言储氢技术作为一种重要的能源存储方式，在能源转型和氢能产业发展中起着至关重要的作用。
目前，氢能储存技术中的一项重要进展是镁基储氢技术。
镁基储氢技术凭借其高密度储氢、低成本等优势，正在成为储氢领域的研究热点。
本报告将对镁基储氢的发展现状进行分析，并探讨其前景和挑战。
1. 镁基储氢技术的原理和特点镁基储氢技术是以镁作为储氢材料，通过吸氢或释氢反应来实现氢能的储存和释放。
镁与氢的化学反应比较活泼，可以达到较高的储氢容量。
此外，与其他储氢材料相比，镁基储氢技术还具有以下特点：- 高密度储氢能力：镁储氢的重量比可达到7.6%，较其他储氢材料更高；- 低成本：镁作为一种常见的金属材料，价格相对较低；- 可循环利用：经过反应释放的氢气可再次与镁反应形成氢气储存；- 相变储氢：镁基储氢技术可以通过控制储氢反应的温度和压力，实现氢气的吸附/甩出，从而实现相变储氢。
2. 发展现状分析2.1 实验室研究在实验室中，已有许多研究人员和机构致力于镁基储氢技术的研究。
他们通过改变镁材料的结构和制备方法，探索增加镁储氢容量、提高吸放氢速率和增强镁与氢的相互作用等途径。
此外，还有一些研究关注将其他功能材料与镁相结合，以进一步提高储氢性能。
尽管实验室中已取得了一些进展，但镁基储氢技术还面临着许多挑战，如镁与氢的吸放氢动力学问题、储氢材料的稳定性等。
2.2 工业应用目前，镁基储氢技术的工业应用还相对较少。
由于镁的反应活性和储氢容量，实现镁基储氢技术的商业化应用仍面临着一些技术和经济上的限制。
然而，一些公司和研究机构已开始关注镁基储氢技术的潜力，并投入了资源进行研发和试验。
随着技术的不断进步和成本的降低，镁基储氢技术有望在未来几年内实现工业化应用，并为能源转型和氢能产业的发展提供新的解决方案。
3. 前景与挑战镁基储氢技术作为一种新兴的氢能储存技术，具有广阔的发展前景。
首先，镁作为一种丰富的地壳元素，存在大量的资源，可以满足大规模应用的需要。
镁基氢储能材料全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：镁基氢储能材料是一种新型的储能材料，具有很高的储氢容量和较低的能量密度，是一种很有潜力的替代传统能源的新型材料。
随着清洁能源的发展和氢能经济的兴起，镁基氢储能材料备受关注，被认为是未来能源领域的一大突破。
本文将详细介绍镁基氢储能材料的制备方法、特性和应用前景。
一、镁基氢储能材料的制备方法镁基氢储能材料的制备方法主要包括机械合金化法、溶液法、气相法等。
机械合金化法是一种较为常见的制备方法，具体过程为将镁粉和氢气充分混合，并在一定条件下进行高温高压反应，将氢气吸附于镁粉表面形成储氢材料。
溶液法则是将氢化镁与溶剂进行反应，制备出氢化镁溶液，再通过脱水或干燥等方式将溶液中的氢化镁转化为固态储氢材料。
气相法则是将镁粉与氢气在高温高压环境下进行反应，制备出储氢材料。
镁基氢储能材料具有很高的储氢容量和较低的能量密度。
镁的氢化反应是吸放热反应，吸热量较大，每克镁可以储存大约7.6%的氢气，具有很高的储氢容量。
镁基氢储能材料还具有较低的能量密度，占据空间小，适合在轻量化储氢系统中应用。
镁基氢储能材料还具有良好的循环稳定性和储氢/放氢速率，可以满足多种工况的需求。
镁基氢储能材料具有广阔的应用前景。
镁基氢储能材料可以作为氢能源的储存媒介，可用于储氢罐、氢燃料电池等领域。
镁基氢储能材料还可作为能量储备材料，用于太阳能、风能等清洁能源的储存和输送。
镁基氢储能材料还可以作为动力源，用于无人机、电动车等电力设备的动力输出。
第二篇示例：一、镁基氢储能材料的基本原理镁基氢储能材料是通过将氢气与镁金属反应生成镁氢化物的方式来实现能量的储存。
在此反应过程中，氢分子会进入到镁金属的晶格内，形成镁氢化物。
当需要释放能量时，只需将镁氢化物加热或者施加压力，就能释放出储存的氢气，从而实现能量的释放。
1. 能量密度高：镁基氢储能材料的理论能量密度达到1300Wh/kg，远高于传统的储能技术如锂离子电池的能量密度。
2024年镁基储氢材料市场分析现状引言储氢技术是可持续发展能源领域的热门研究方向之一。
镁基储氢材料由于其高储氢容量和良好的再生性能而备受关注。
本文将对镁基储氢材料市场的现状进行分析，并探讨其发展前景。
市场规模目前，镁基储氢材料市场规模较小，但正在快速增长。
根据市场研究公司的数据，2019年全球镁基储氢材料市场规模约为X亿美元，预计到2025年将增长到X亿美元。
这一增长主要受到能源行业对清洁能源技术的需求增加和政府对可持续能源发展的支持影响。
市场驱动因素镁基储氢材料的市场增长主要受以下因素驱动：1.清洁能源需求增加：随着能源行业对清洁能源的需求不断增加，镁基储氢材料作为一种可再生能源储存技术备受关注。
其高储氢容量和短充放电时间使其成为替代传统能源储存技术的有力竞争者。
2.政府政策支持：各国政府纷纷出台政策以促进可持续能源的发展，对镁基储氢材料的研发和应用给予了支持。
政府补贴和税收减免等政策措施将进一步推动镁基储氢材料市场的增长。
3.新能源汽车需求增长：随着对传统燃油汽车的环保要求不断提高，对新能源汽车的需求呈现明显增长趋势。
镁基储氢材料作为电池材料的重要组成部分，其需求与新能源汽车市场的发展密切相关。
市场挑战尽管镁基储氢材料市场前景广阔，但仍面临一些挑战：1.成本高昂：目前镁基储氢材料的生产成本较高，使其在市场上难以竞争传统能源储存技术。
降低生产成本是市场发展的关键。
2.储氢效率与安全性：镁基储氢材料在储氢效率和安全性方面仍需改进。
目前材料的充放电效率较低，且易于氧化。
相关研究需要解决这些问题，以提高材料的性能。
3.技术标准缺乏：镁基储氢材料市场缺乏统一的技术标准，这对于市场规模的扩大和行业的健康发展构成了一定的阻碍。
相关行业协会应推动标准的建立，以促进行业的发展。
市场前景尽管面临一些挑战，镁基储氢材料市场的前景仍然广阔。
随着清洁能源需求的增加和政府政策的支持，市场有望快速增长。
未来几年，预计镁基储氢材料的研发将取得突破性进展，降低生产成本和提高储氢效率。
希罗达 (Hycamtin)治疗的疾病及其副作用希罗达（Hycamtin）是一种用于治疗特定疾病的药物，主要用于治疗卵巢癌和小细胞肺癌。
然而，如同其他药物一样，希罗达在治疗疾病的过程中可能会产生一些副作用。
本文将介绍希罗达治疗的疾病以及其可能的副作用。
一、希罗达治疗的疾病1. 卵巢癌卵巢癌是一种常见的妇科恶性肿瘤，常常无明显症状早期发现较为困难。
在卵巢癌的治疗中，希罗达被用作化疗药物之一，可用于治疗复发或难治性卵巢癌。
希罗达可以通过抑制肿瘤细胞的生长和分裂来遏制卵巢癌的进展。
2. 小细胞肺癌小细胞肺癌是肺癌的一种类型，其生长速度较快且容易发生转移。
希罗达在小细胞肺癌的治疗中起到辅助化疗的作用，可以与其他抗癌药物联合使用，以控制肿瘤的生长和扩散。
二、希罗达的副作用1. 消化系统反应服用希罗达后，患者可能会出现一系列消化系统反应，如恶心、呕吐、腹泻等。
这些不良反应通常是轻度或中度的，可通过饮食调整、药物缓解等方法进行处理。
2. 骨髓抑制希罗达可能会对骨髓造成一定程度的抑制，导致白细胞、红细胞和血小板的数量下降。
这可能导致免疫力下降、贫血和易出血等情况。
在治疗过程中，医生会密切监测患者的血液指标，并根据需要采取相应的治疗措施。
3. 心脏毒性希罗达可能会对心脏产生一定的毒性作用，导致心脏功能减退。
因此，在使用该药物时，医生会对患者进行心功能评估，并定期进行心电图检查，以确保患者的心脏状况良好。
4. 其他副作用除以上明显的副作用外，希罗达还可能引发一些其他不良反应，如疲劳、头痛、皮肤过敏等。
患者在用药期间应密切观察自身反应，如出现异常情况应及时向医生报告。
总结：希罗达（Hycamtin）是一种用于治疗卵巢癌和小细胞肺癌的药物。
然而，在使用希罗达的过程中，可能会出现消化系统反应、骨髓抑制、心脏毒性等副作用。
因此，患者在使用该药物时应在医生的指导下，并及时向医生汇报任何身体不适。
医生会根据患者的具体情况来调整剂量和监测不良反应，以确保治疗的安全性和有效性。
2023年镁基储氢材料行业市场发展现状目前，镁基储氢材料行业正处于快速发展的阶段。
随着新能源汽车市场的兴起，对高效、可靠、环保能源的需求日益提高，镁基储氢这一具有极高潜力的领域得到了广泛关注。
市场规模：据统计，全球镁基储氢材料的市场规模在2019年达到了12.2亿美元，预计到2025年将达到26.2亿美元，年复合增长率约为11.26%。
而在中国市场，随着政府对新能源汽车的扶持政策逐步加码，镁基储氢材料市场也呈现出快速增长的势头。
据行业分析，中国镁基储氢材料市场规模将在未来数年内实现持续增长。
应用领域：目前，镁基储氢材料已被广泛应用于新能源汽车、移动储能、户用能源储存等领域。
尤其是在新能源汽车领域，镁基储氢材料因其高储氢容量和低成本等优势，逐渐成为主流的储氢材料之一。
在移动储能领域，镁基储氢材料可应用于手机、平板电脑等移动设备的电池中，因其能源密度高、重量轻、安全性好等特点，成为该细分市场的热门选择。
在家庭储能方面，镁基储氢材料被广泛应用于太阳能电池板、风力发电装置等领域，有望在未来逐步替代传统储能材料，成为家庭储能的主流选择。
技术创新：随着科技的进步，镁基储氢材料的研究领域也在不断拓展和深化。
目前，国内外的科研团队已经取得了一系列的突破性进展，在镁基储氢材料的储氢容量、循环寿命、反应速率等方面取得了令人瞩目的成就。
例如，国内某高校的科研团队近年来发布了多篇论文，介绍了一种基于镁铍合金的镁基储氢材料，通过结构调控和掺杂等手段，将其储氢容量提高至了目前同类材料的两倍以上。
这一突破性的研究成果不仅提高了镁基储氢材料的性能，也为未来该领域的产业化奠定了坚实的基础。
未来发展趋势：镁基储氢材料的未来发展可谓前景广阔，有望逐步替代传统的储氢材料，成为新能源汽车等领域的主导材料。
从技术革新的角度来看，未来镁基储氢材料的发展趋势将主要体现在以下几个方面：1. 提高储氢容量：目前镁基储氢材料的储氢容量还有待提高，未来科研力量将主要集中在提高其储氢容量的研究上。
新型高容量镁基复合储氢材料的制备及性能研究一、本文概述随着全球能源危机和环境问题的日益严重，寻找高效、环保的能源存储和转换技术已成为科研领域的重要任务。
氢气作为一种清洁、高效的能源载体，其储存和运输技术成为了研究的热点。
镁基复合储氢材料因其高储氢容量和良好的安全性，被认为是一种具有广阔应用前景的储氢材料。
然而，镁基储氢材料在实际应用中仍存在一些挑战，如储氢动力学性能差、吸放氢温度高以及循环稳定性不足等问题。
因此，研究新型高容量镁基复合储氢材料的制备及性能，对于推动氢能技术的发展具有重要意义。
本文旨在通过深入研究新型高容量镁基复合储氢材料的制备工艺、微观结构、储氢性能及机理，为解决镁基储氢材料在实际应用中的关键问题提供理论支撑和技术指导。
研究内容包括但不限于：镁基复合储氢材料的制备工艺优化、复合添加剂的选择与设计、材料的微观结构表征、储氢动力学性能评估、热力学稳定性分析以及循环寿命测试等。
通过本文的研究，期望能够为开发高效、稳定的镁基复合储氢材料提供新的思路和方法，推动氢能技术的实际应用和产业化进程。
二、镁基储氢材料的基本理论镁基储氢材料作为一种重要的储氢介质，其基本理论主要涉及氢在镁中的溶解与析出过程、镁基储氢材料的热力学和动力学特性，以及储氢过程中的相变和微观结构变化等方面。
氢在镁中的溶解与析出过程是一个典型的金属-氢体系反应。
在适当的温度和压力下，氢原子能够进入镁的晶格中形成固溶体，即镁氢化合物。
这一过程中，氢的溶解度和镁的氢化反应动力学特性是决定储氢性能的关键因素。
镁基储氢材料的热力学特性主要研究氢在镁中的溶解热、氢化反应的热力学函数变化等。
这些热力学参数对于理解储氢过程的能量变化和优化储氢条件具有重要意义。
储氢过程中的相变和微观结构变化也是镁基储氢材料研究的重要内容。
随着氢的吸附和释放，镁基材料会发生相变，如从α-Mg转变为β-MgH2等。
这些相变伴随着微观结构的变化，如晶格膨胀、晶界迁移等，对储氢性能产生直接影响。
镁基储氢材料引言镁基储氢材料是一类能够储存氢气的材料，其中镁作为主要基底。
储氢材料的研究对于解决氢能源储存和利用中的关键问题具有重要意义。
镁基储氢材料因其高储氢容量、低储氢温度、良好的可逆性和丰富的资源等特点，受到了广泛关注。
本文将深入探讨镁基储氢材料的研究现状、关键问题以及未来发展方向。
研究现状镁基储氢材料的研究始于上世纪70年代，现如今已经取得了一系列重要进展。
根据其结构特点，镁基储氢材料可以分为金属镁、合金化镁和化合物镁三大类。
金属镁金属镁是一种典型的储氢材料，具有较高的理论储氢容量（7.6 wt%）。
然而，金属镁的储氢动力学性能较差，需要较高的温度和压力才能实现储氢和释放氢气。
近年来，研究人员通过微合金化、纳米化和掺杂等手段改善了金属镁的储氢性能，但仍存在储氢速率慢、反应活性差等问题。
合金化镁合金化镁是指将金属镁与其他金属元素形成合金，以改善储氢性能。
常用的合金化元素包括钛、钯、镍等。
与金属镁相比，合金化镁具有更高的储氢容量和较好的储氢动力学性能。
然而，合金化镁材料的制备成本较高，且存在着较大的环境和安全隐患。
化合物镁化合物镁是指镁与其他非金属元素形成的化合物，如氮化镁、碳化镁等。
化合物镁具有良好的储氢性能和较高的储氢容量，是目前研究的重点之一。
研究人员通过材料设计、结构优化等方法，克服了化合物镁的热稳定性和储氢动力学性能等问题，取得了一些突破性进展。
关键问题在镁基储氢材料的研究中，还存在一些关键问题亟待解决。
储氢容量镁基储氢材料的储氢容量仍然偏低，远不能满足实际应用的需求。
研究人员需要进一步提高储氢容量，以达到实用化的要求。
储氢动力学性能金属镁和合金化镁材料的储氢动力学性能相对较差，储氢反应速率较慢。
而化合物镁虽然具有较好的储氢动力学性能，但其反应温度较高。
因此，研究人员需要设计合适的催化剂和控制储氢反应条件，以提高储氢动力学性能。
储氢/释氢温度金属镁和合金化镁材料需要较高的温度才能实现储氢和释放氢气。
2024年镁基储氢材料市场发展现状1. 引言镁基储氢材料作为一种重要的能源储存材料，具有高储氢容量、快速充放电速度和良好的安全性等优点。
近年来，随着清洁能源的发展和环境保护意识的日益增强，镁基储氢材料市场逐渐兴起。
本文将介绍镁基储氢材料市场的发展现状及未来趋势。
2. 镁基储氢材料的分类镁基储氢材料主要分为二次反应型和原位反应型两种。
二次反应型镁基储氢材料是指在储氢过程中，镁与其他物质反应形成储氢化合物；原位反应型镁基储氢材料则是指镁本身作为储氢剂直接参与反应。
根据不同储氢温度和压力要求，还可以将镁基储氢材料进一步分为高温储氢材料和常温储氢材料。
3. 镁基储氢材料市场现状3.1 市场规模目前，镁基储氢材料市场规模相对较小，但呈现出快速增长的趋势。
镁基储氢材料被广泛应用于储氢电池、燃料电池、氢气发生器等领域。
随着新能源汽车的快速发展，镁基储氢材料市场有望迎来更大的机遇。
3.2 技术进展近年来，镁基储氢材料的研发取得了一系列突破性进展。
研究人员通过优化材料结构和改进储氢反应方式，提高了镁基储氢材料的储氢效率和循环稳定性。
此外，一些新型的镁基储氢材料如金属有机框架材料（MOFs）和纳米材料等也被广泛研究。
这些技术进展有助于提升镁基储氢材料的性能，推动市场的发展。
3.3 市场驱动因素镁基储氢材料市场的发展受到多个因素的驱动。
首先，环境保护政策的支持促进了清洁能源的发展，进而推动了镁基储氢材料市场的增长。
其次，镁基储氢材料具有高储氢容量、快速充放电速度和良好的安全性等优点，符合新能源汽车的需求。
此外，镁基储氢材料的研发进展和成本降低也为市场提供了增长动力。
4. 镁基储氢材料市场前景4.1 发展机遇随着清洁能源的推广和新能源汽车市场的发展，镁基储氢材料市场将迎来更大的机遇。
镁基储氢材料的高储氢容量和快速充放电速度，使其成为理想的能源储存材料。
此外，镁基储氢材料的研发进展和成本降低将进一步推动市场的发展。
4.2 挑战与对策尽管镁基储氢材料具有广阔的市场前景，但仍面临一些挑战。
2024年镁基储氢材料市场前景分析引言随着全球能源需求的不断增长和环境问题的日益严重，寻找清洁、可持续的能源替代品已经成为全球范围内的热点问题。
储氢技术作为一种重要的能源存储技术，被广泛关注。
而镁基储氢材料作为一种具有潜力的储氢材料，其市场前景备受关注。
本文将对镁基储氢材料的市场前景进行深入分析。
镁基储氢材料的特点镁基储氢材料具有较高的储氢密度和优良的可逆储氢性能，具备一定的应用潜力。
其主要特点包括：1.高储氢密度：镁及其合金具有较高的理论储氮密度，在可逆储氢过程中可以存储大量的氢气。
2.良好的可逆性：相比其他储氢材料，镁基储氢材料具有更好的可逆性，即在吸放氢过程中能够保持较高的储氢效率。
3.丰富的资源：镁是地壳中丰富的元素之一，其资源充足，具备可持续供应的优势。
4.储氢温度适中：镁基储氢材料的储氢温度相对较低，能够在常温下实现储氢效果。
镁基储氢材料市场现状目前，镁基储氢材料市场还处于初级阶段，总体规模较小。
主要现状包括：1.技术研发：镁基储氢材料的技术研发仍在持续进行中，相关技术尚未成熟，存在一定的挑战和难题。
2.应用领域：镁基储氢材料目前主要应用于能源存储、汽车行业和可再生能源等领域，但应用规模有限。
3.产业链发展：相关的产业链发展相对滞后，相关配套设备和服务体系建设不够完善。
4.市场需求：目前，对储氢材料市场的需求主要来自政府支持和少数储氢技术的推广应用。
镁基储氢材料市场前景尽管目前镁基储氢材料市场规模较小，但随着绿色能源的发展和政府对新能源的支持力度增大，镁基储氢材料在未来将会展现出广阔的市场前景。
1.技术突破：随着科技的发展，对镁基储氢材料的研究不断突破，解决了其在循环稳定性、储氢容量、储氢速率等方面的问题，使其应用范围得以拓宽。
2.政策支持：政府对可再生能源和清洁能源的支持力度将逐渐加大，镁基储氢材料有望受益于相关政策的推动，市场需求将逐步增加。
3.新能源汽车市场：随着新能源汽车市场的不断发展，氢燃料电池汽车作为一种重要的清洁能源汽车，对镁基储氢材料的需求将会增加。
化工进展Chemical Industry and Engineering Progress2023 年第 42 卷第 9 期镁基储氢材料的性能及研究进展史柯柯，刘木子，赵强，李晋平，刘光（太原理工大学化学工程与技术学院，气体能源高效清洁利用山西省重点实验室，山西 太原 030024）摘要：镁基储氢材料具有储氢容量高、价格低廉、在自然界中镁资源丰富等优点，被认为是最具有发展前景的一类固态储氢材料。
由于MgH 2稳定性好且放氢焓值高（75kJ/mol H 2），氢分子在Mg 表面解离能高及氢原子在镁晶格中扩散速率慢，导致吸放氢热力学稳定、动力学缓慢，从而限制了其在储氢方面的应用。
对于镁基储氢材料性能的改善，目前已经取得了许多研究成果。
本文综述了国内外镁基储氢材料的研究报道，归纳了镁基储氢材料的改性方法，重点阐述了合金化、纳米化和添加催化剂对于优化和改善热力学和动力学性能以及吸放氢机理的影响。
最后对该领域的研究成果和发展前景进行了总结和展望，基于现有分析认为，在未来的研究中可以综合运用添加催化剂和纳米化改性双重机制对MgH 2体系热力学性能进行调控，以获得具有高容量、高性能的Mg/MgH 2储氢体系，满足商业化应用的要求。
关键词：储氢；镁基储氢材料；纳米化；吸放氢性能中图分类号：TG139+.7 文献标志码：A 文章编号：1000-6613（2023）09-4731-15Properties and research progress of magnesium based hydrogen storagematerialsSHI Keke ，LIU Muzi ，ZHAO Qiang ，LI Jinping ，LIU Guang(Shanxi Key Laboratory of Gas Energy Efficient and Clean Utilization, College of Chemical Engineering and Technology,Taiyuan University of Technology, Taiyuan 030024, Shanxi, China)Abstract: Magnesium based hydrogen storage materials have the advantages of high hydrogen storage capacity, low price, and abundant magnesium resources in nature, and thus are considered as the most promising solid hydrogen storage materials. Due to the good stability of MgH 2, the high enthalpy of hydrogen desorption (75kJ/mol H 2), the high dissociation energy of hydrogen molecules on the surface of Mg and the slow diffusion rate of hydrogen atoms in the magnesium lattice, the absorption and desorption of hydrogen are stable in thermodynamics but the kinetics is slow, which limits its application in hydrogen storage. Many research achievements have been made to improve the properties of magnesium based hydrogen storage materials and this paper reviews these research reports, and summarizes the modification methods with the focuses on the effects of alloying, nanocrystallization and catalyst addition on the optimization and improvement of the thermodynamic and kinetic properties, and the mechanism of hydrogen absorption and desorption. Finally, the development prospects in this field are prospected. Based on the existing analysis, it is concluded that catalyst addition and nano modification should be综述与专论DOI ：10.16085/j.issn.1000-6613.2022-1905收稿日期：2022-10-13；修改稿日期：2023-01-01。
*教育部博士点基金(20020530012)项目;教育部科技重点(104139)资助项目张健:男,1980年生,博士生,主要研究方向:镁基储氢材料的设计与计算 周惦武:通讯联系人 E mail:ZDW e_mail@镁基储氢材料的研究进展与发展趋势*张 健1,2,周惦武1,3,刘金水2,张楚慧1(1 湖南大学汽车车身先进设计与制造国家重点实验室,长沙410082;2 湖南大学材料科学与工程学院,长沙410082;3 湖南大学机械与汽车工程学院,长沙410082)摘要 对近年来镁基储氢材料的研究开发概况、制备技术以及应用研究等方面进行了系统阐述,分析了影响镁基储氢材料储氢性能的主要因素,总结了采用机械合金化法、储氢合金组元部分替代、添加催化剂制成复合材料及表面改性等方法可以有效改善储氢性能,并对镁基储氢材料研究中存在的问题以及今后的发展方向进行了探讨与展望。
关键词 镁基储氢材料 储氢性能 机械合金化 复合材料 催化剂中图分类号:T G139.7 文献标识码:AResearch Advancement and Development Trend of Mg basedHydogen Storage MaterialZH ANG Jian 1,2,ZH OU Dianw u 1,3,LIU Jinshui 2,ZHANG Chuhui 1(1 State K ey L abo rato ry of A dv anced Design and M anufact ur ing fo r V ehicle Body,H unan U niver sity ,Chang sha 410082;2 Schoo l of M ateria ls Science and Engineer ing ,H unan U niver sity ,Chang sha 410082;3 Scho ol of M achine and A uto mobile Eng ineer ing,Hunan U niversit y,Changsha 410082)Abstract T he r esea rch histo ry ,preparat ion technolog ies and applications of M g based hy dr og en sto rag e mater ials in t he r ecent years are ex patiated systematically ,and the factor s affecting hydro gen sto rage pro per ties o f M g based hy dr og en sto rag e materials are analyzed.I t is summarized that ado pting mechanical alloy ing method,pa rtially substituting co nstit uents of hy dr og en storag e a lloys,adding catalysts and surface modification ar e mo re effective ap pr oaches to improv ing hydrog enation pr operties.In addition,the pivo tal pro blems in these researches are discussed and the development tr end in the fut ur e is pr oposed.Key words M g based hy dr og en stor age material,hydro gen st orag e pr operties,mechanical alloy ing,com po site materia ls,catalysts镁基储氢材料由于具有储氢量大、原料丰富、价格低廉及重量轻等优点,有着非常广阔的应用前景,尤其作为M H N i 电池的负极候选材料,可用于生产高容量的电池,极有可能成为商业化L aNi 5的取代者,是一种最具发展前途的储氢材料。
然而,较高的解氢温度以及相对较慢的吸放氢动力学使其实际应用受到限制。
为了克服这些缺点,长期以来人们做了大量的改性研究,综合考虑影响镁基储氢材料储氢性能的因素,在新制备技术和改性方法的基础上,研究开发出了一系列具有优异吸放氢性能的镁基储氢材料。
本文简单介绍了近年来镁基储氢材料的研究开发及应用状况,并对其存在的问题和发展方向进行了探讨。
1 镁基储氢材料的历史研究概况镁基储氢材料的研究最早是由美国Bro okhaven 国家实验室的Reilly 等[1]首先以镁和镍以熔炼的方法制成了M g 2N i 合金。
该合金在2M P a 、300 下能与氢反应生成M g 2N iH 4,分解压为0.101M P a 时的温度为253 ,解氢温度比纯镁明显降低,而且镍的加入对镁氢化物的形成起催化作用,加快了氢化反应速度。
此后,人们就开始了大规模镁基储氢材料的研究。
1987年Ivanov 等[2]利用机械合金化的方法成功制备了M g 2N i 合金,从而促进了镁基储氢材料的迅速发展。
利用机械合金化法可以制备出纳米晶、准晶及非晶等结构的合金,为氢在材料表面的吸附和扩散提供了更多的新鲜表面和通道,降低了吸放氢反应的活化能,极大地改善了镁基储氢材料的吸放氢性能。
后来在M g 2N i 合金中添加了第三种元素M ,部分取代M g 或Ni,发现第三组元的添加可以降低氢化物的生成焓、改善储氢性能、降低放氢温度,由此开发出了一系列性能优异的多元镁基储氢合金。
除M g N i 合金体系外,人们对不含有镍的镁基储氢材料也进行了大量的研究,研究范围几乎涉及到全部的金属元素和少量的非金属元素,比较有代表性的有M g A l 系和M g La 系。
近几年来,随着机械合金化手段的日益成熟,人们把工作重点放在了镁基储氢复合材料的研究上。
此类材料的特点是将某一种单质或化合物复合在镁颗粒表面,起到吸放氢催化剂的作用,加快吸放氢的速度,降低其放氢温度。
到目前为止,已经研究过的储氢材料超过了1000多种。
2 镁基储氢材料的改性研究对于重量轻、吸氢量大、价格低廉的镁基储氢材料,较高的解氢温度和相对较慢的吸放氢动力学性能一直是影响其广泛应用的重要因素;而且镁及其合金的性质比较活泼,吸放氢过程中,表面易形成致密的氧化膜(M gO),阻止了M g的进一步吸氢,严重影响了其吸放氢性能及循环稳定性;作为储氢电极,在水溶液中易被氧化成M g(O H)2,具有较差的抗腐蚀性能,对其电化学性能也造成严重的影响。
为了克服这些缺点,人们进行了大量的改性研究。
2.1 机械合金化改性诸多实验表明,机械合金化法是制备镁基储氢材料最为重要的方法,利用该方法可以制备出性能优异的纳米晶镁基储氢材料。
纳米晶材料具有优异的低温吸放氢性质和较好的动力学性能的原因,主要在于该类材料具有较多的缺陷和晶界。
纳米材料的表面或界面往往具有晶格严重畸变的非晶态结构,这种结构为氢的扩散提供了更多的通道,使氢原子很容易透过,因此使扩散变得容易;另外纳米材料比表面积较大,加之氢原子容易扩散,故金属氢化物的成核区域不只局限在材料的表面;再有纳米颗粒体积小,氢向颗粒中心扩散所经的距离减小,扩散时,阻碍扩散的金属氢化物层较薄。
A.Zaluska等[3]采用单质镁在氢气气氛下球磨,结果发现,粒径30nm的镁粉在1M Pa、300 时20min内的储氢量即达4.0%。
这种纳米晶镁甚至不经活化,在第1次吸氢时就展示出相当好的吸氢能力。
Schulz等[4]发现通过球磨镁的氢化物可以大大改善纯镁的吸氢性质,比表面积增加10倍,并且由机械变形过程引起的结构缺陷降低了脱氢的活化能。
球磨后,材料在573K时400s吸氢量就可达到7%;在623K下,600s就可脱去同样质量的氢。
Zaluski等[5]利用机械合金化法制备的M g Ni2合金,其储氢量在第1次吸放氢循环后即可达到3.4%左右,且吸放氢速度比传统方法制品快4倍左右,其吸放氢过程在473K即可完成,机械合金化过程增加了合金的表面积及晶格缺陷,从而使其吸放氢动力学行为得到改善。
2.2 组元替代改性组元替代(元素取代)法一般是以主族或过渡金属元素部分取代M g(如A l、T i、Zr等),而且取代成分往往不如M g易于氢化;以其它过渡金属元素取代N i(如V、F e、Cr等),选择易于稳定原化合物的成分。
通过元素取代可以在保持原有较高吸氢量的基础上,降低其吸放氢温度。
加入其它元素可起到催化的作用,还可以调节吸放氢时的平台压力,解氢平台压越低,反映出镁氢化物的负合金形成热越小,体系解氢能力就越强[6]。
Yuan等[7]采用机械合金化法制备了M g2N i、M g1.5A l0.5N i 和M g1.5Al0.3V0.2N i合金,结果发现,用Al和V部分取代M g 后,材料具有很高的放氢能力,而且在298K时具有良好的活化特性,A l的加入对提高材料的循环寿命也起到了非常重要的作用。
王秀丽等[8]研究了纳米晶M g2Ni1-x Cr x(x=0,0.1,0.2, 0.3)的储氢性能,发现Cr部分取代N i后,合金的最大吸放氢量明显提高,纳米M g2N i0.8Cr0.2合金的气态储氢量和吸氢动力学性能较好,第1次放氢量就达到3.0%,并且循环稳定性良好,纳米M g2N i0.7Cr0.3合金的放氢量在不经过活化的条件下便达到最大值。
Sang等[9]通过机械合金化法制备了纳米晶和非晶M g2N i 合金,并以Zr部分取代M g,制备了M g Zr N i合金。
结果表明,纳米晶M g2N i比多晶M g2Ni在室温下具有更高的放氢能力,随着球磨时间的延长,放氢能力增强,球磨120h和160h的放氢容量分别为180mA h/g和370mAh/g。
而球磨160h的M g Z r N i非晶合金的放氢量则为530mAh/g。
2.3 添加剂改性通过在纯M g、M gH2或镁基储氢合金中加入一些添加剂,如金属元素、过渡族金属氧化物或氯化物、金属间化合物以及一些非金属元素等,借助机械合金化手段合成了镁基复合储氢材料,发现这些单质或化合物镶嵌在镁基颗粒表面,可起到破坏镁基金属表面氧化层的作用,使镁尽快活化,加快吸放氢速度;同时由于添加对氢气有强烈吸附作用的合金,导致氢原子间的结合力减弱,有利于氢分子离解,吸放氢速度加快,表现出催化作用。
