镁基储氢材料的改进

轻质镁基储氢材料的高效催化改性研究∗许以欣;肖学章【摘要】借助储氢性能测试仪和 Netzsch STA 449F3型同步热分析仪研究催化改性 Mg2 FeH6体系的放氢特性。

程序升温放氢实验和等温放氢实验结果表明,添加了 TiMn2、TiAl 或 Ti 的 Mg2 FeH6样品和未添加催化剂的 Mg2 FeH6样品放氢反应动力学特征相似,反应速率有所提高,但不明显,放氢温度提前27℃左右。

且催化性能 TiMn2最好,纯 Ti 其次,TiAl 较差。

%The purpose of this experiment was to research the influence of TiMn2 ,TiAl,and Ti on hydrogen storage properties of Mg2 FeH 6 system,by using of hydrogen storage performance tester and Netzch STA 449F3 thermalanalyser.The results of TPD and isothermal hydrogen desorption test indicate that TiMn2/TiAl/Ti-doped and unalloyed Mg2 FeH 6 have the similar desorption kinetics of the hydrogen storage.The reaction rate of doped Mg2 FeH 6 was a little higher,but not much.The above catalyst can decrease the endothermic peak tem-perature about 27 ℃.And the catalytic performance of TiMn2 was the best,pure Ti was the better,TiAl was the worst.【期刊名称】《功能材料》【年(卷),期】2015(000)007【总页数】4页(P7135-7137,7142)【关键词】镁基;储氢;催化改性;Mg2 FeH 6【作者】许以欣;肖学章【作者单位】浙江大学材料科学与工程学系，杭州 310027;浙江大学材料科学与工程学系，杭州 310027【正文语种】中文【中图分类】TG139+.71 引言研究表明，固态储氢是利用吸氢材料与氢气反应生成固溶体和氢化物的储氢方式，较其它储氢方式如液态、气态储氢有使用方便、安全性高和储氢体积密度大的优点［1］。

浅析新能源汽车电池用新型镁基储氢合金的组织与性能论文新型的清洁能源备受业界关注，其中氢能是人们普遍认为极具应用前景的新型能源之一。

储氢合金是促使氢能大规模应用的有效途径。

在新能源汽车电池中，镁基储氢合金由于轻便、安全性好、储氢容量大和价格相对较低等优点被誉为新一代极具竞争力的储氢合金。

但是，现有的Mg2Ni镁基储氢合金存在电化学循环稳定性不好，限制了镁基储氢合金的商业化进程，迫切需要对现有的镁基储氢合金进行改性。

鉴于此，笔者在Mg2Ni镁基储氢合金中复合添加合金元素V和Co，采用超声振动辅助感应熔炼法制备了Mg1.8V0.2Ni0.95Co0.05新型镁基储氢合金，并进行了显微组织观察、X射线衍射分析、吸放氢性能和电化学稳定性的测试与分析。

1试验材料与方法采用工业级金属原料Mg、V、Ni和Mg-10Co、Mg-5Mn中间合金，在自制的超声振动辅助感应熔炼炉中进行Mg1.8V0.2Ni0.95Co0.05新型镁基储氢合金的制备。

熔炼温度为(705依5)℃、超声振动频率为35Hz。

制备出的合金试样，经DM2300型能量弥散X射线荧光分析仪测试的化学成分(质量分数，%)为院9.047V、49.778Ni、2.614Co、0.187Mn、0.011Fe、余量Mg。

合金中添加Mn主要起到除杂的作用。

采用PG18型金相显微镜和EVO18型扫描电镜进行显微组织观察曰采用D8ADVANCE型X射线衍射仪进行XRD分析曰采用H-Sorb2600型全自动PCT储氢材料测试仪进行吸放氢性能测试，测试温度为室温曰采用CHI660E型电化学工作站进行电化学循环稳定性测试，充电电流为120mAh/g、充电时间3h、放电电流60mAh/g、放电截止电位-0.4V。

2试验结果及讨论2.1XRD分析试验制备的Mg1.8V0.2Ni0.95Co0.05新型镁基储氢合金的XRD 图谱，可看出，该合金由Mg2Ni基体相和少量V3Ni相组成。

镁基储氢材料电化学性能简述面对近年来日益严重的能源危机，世界各国纷纷采取切实措施，保护环境，开发新能源。

氢能这一新能源体系就是在这样的背景下应运而生的。

一、镁基合金的性能镁基储氢合金作为理想的固态储氢材料，具有储存量大（Mg2NiH4的储氢量为3.6wt%，理论电化学容量为999mAh/g）、资源丰富、价格低廉，比重小，对环境友好等优点，被认为是极具潜力的车载储氢材料。

镁基储氢合金形成的氢化物在室温下稳定不易脱氢，有高的放氢过电位和低的放氢量，很难室温条件下的实际应用。

二、改善镁基储氢合金性能的主要方法实现镁基储氢材料实际应用的关键就是提高抗腐蚀能力。

1.改善镁基储氢合金性能的主要方法有：1.1采用机械球磨或合金化制备纳米晶或是非晶的储氢材料。

机械合金化（MA）是用具有很大动能的磨球，将不同粉末重复地挤压变形，经断裂、焊合，再挤压变形成中间复合体。

这种复合体在机械力的不断作用下，不断地产生新生原子面，并使形成的层状结构不断细化，从而缩短了固态粒子间的相互扩散距离，加速合金化过程。

由于原子间相互扩散，原始颗粒的特性逐渐消失，直到最后形成均匀的亚稳结构。

1.2元素取代。

镁基合金电化学主要缺点是在碱液中易被氧化成Mg（OH）2，因此抗腐蚀性差，采用组元替代和比例调整主要是提高合金电极的循环寿命和放电容量。

在Mg50Ni50或Mg2Ni合金的基础上，通过添加第三、第四或更多组元，对Mg侧或Ni侧单独或者同时部分替代，以提高Mg系合金循环稳定性的一种方法1.3表面处理。

镁系储氢合金的循环稳定性差，主要是因为循环过程中，合金表面被氧化成Mg（OH）2所致。

表面处理的目的是在基本不改变镁合金的整体性质的条件下，改变合金的表面状态，延缓Mg（OH）2层的形成，并在表面保持较多的活化点，以利用表面电荷交换和氢离子的活化电离与扩散。

2.目前研究的合金表面处理方法主要有：2.1表面化学镀；2.2球磨包覆；2.3氟化处理；2.4无机酸处理等。

镁基储氢存在的问题
镁基储氢技术作为一种潜在的储氢方法，面临一些挑战和问题。

以下是镁基储氢存在的一些常见问题：
1.吸氢/放氢速率：镁与氢的化学反应速率较慢，导致镁基材料在吸氢和放氢过程中的反应速率较低。

这限制了储氢和释放氢气的效率和速度。

2.吸附容量：镁的吸氢容量相对较低，即每单位质量或体积的镁材料可吸附的氢气数量有限。

这意味着需要大量的镁材料来实现足够的氢气储存。

3.反应温度：大部分镁基材料在较高的温度下才能有效地吸附和释放氢气。

高温条件会增加能量输入和系统复杂性，降低储氢系统的效率。

4.稳定性和循环寿命：吸附和释放氢气的循环过程对镁基材料的稳定性和循环寿命提出了挑战。

反复的吸附和释放过程可能导致材料的失活、疲劳和退化。

5.材料成本和可持续性：某些镁基材料的生产和处理成本较高，限制了它们在大规模应用中的经济可行性。

此外，镁的采矿和提取也涉及能源消耗、环境影响等可持续性问题。

6.安全性：镁与空气中的氧气反应会产生热量和火灾风险。

因此，镁基储氢系统需要通过设计和控制来确保安全性，并防止意外事故的发生。

以上问题是镁基储氢技术目前面临的主要挑战，研究人
员正在努力解决这些问题以改进镁基储氢技术的效率、可靠性和可持续性，以促进其在氢能源领域的应用。

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。

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。

镁基Mg2Ni储氢合金的制备及其性能改善研究进展段如霞;田晓;赵凤岐;郑鑫遥;张怀伟;李星国【期刊名称】《材料导报》【年(卷),期】2016(030)011【摘要】镁基Mg2Ni储氢合金由于具有理论储氢容量高、资源丰富、价格廉价、质量轻等突出优点而备受关注.然而,该类合金因制备困难、吸放氢动力学性能差,实际应用受到了极大的限制.对近几十年来镁基Mg2 Ni储氢合金的制备和性能改善方面的研究进行了系统综述.在此基础上,指出了该类合金存在的问题及今后的发展方向.【总页数】8页(P20-27)【作者】段如霞;田晓;赵凤岐;郑鑫遥;张怀伟;李星国【作者单位】内蒙古师范大学物理与电子信息学院,功能材料物理与化学自治区重点实验室,呼和浩特010022;内蒙古师范大学物理与电子信息学院,功能材料物理与化学自治区重点实验室,呼和浩特010022;北京大学化学与分子工程学院,北京100871;内蒙古师范大学物理与电子信息学院,功能材料物理与化学自治区重点实验室,呼和浩特010022;北京大学化学与分子工程学院,北京100871;北京大学化学与分子工程学院,北京100871;北京大学化学与分子工程学院,北京100871【正文语种】中文【中图分类】TG139+7【相关文献】1.机械合金化法制备镁基储氢合金的研究进展 [J], 马行驰;岳留振;何国求;何大海;张俊喜2.镁基储氢合金制备方法的研究进展 [J], 陈玉安;周上祺;丁培道2Mg17稀土镁基储氢合金制备工艺及储氢性能研究 [J], 卢其云;唐仁衡;王英;肖方明4.电沉积和化学镀技术在镁基储氢合金制备及表面改性中的应用 [J], 王栋;李燕;王玲;李云东5.新能源汽车用Mg2Ni基储氢合金的制备与性能 [J], 宋云波; 赵欣因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

储氢材料在发展中面临的问题及改进措施
储氢材料是指能够将氢气吸附、存储并释放出来的材料，其在能源领域中具有重要的应用前景。

然而，在实际应用中，储氢材料仍然面临一些问题，包括：
1.储氢容量低：目前商业化的储氢材料储氢容量普遍较低，难以满足大规模应用的需求。

2.安全性差：储氢材料在储存和运输过程中容易发生泄漏，导致安全风险。

3.成本高：储氢材料的制备成本较高，限制了其在大规模应用中的普及。

针对以上问题，可以采取以下改进措施：
1.提高储氢容量：可以通过优化材料结构、改进制备工艺等方式来提高储氢容量。

2.提高安全性：可以采用多种方法来提高储氢材料的安全性，如增加材料的厚度、采用多层结构、加入惰性气体等。

3.降低成本：可以通过改进制备工艺、优化材料结构等方式来降低储氢材料的制备成本，从而降低其应用成本。

总之，储氢材料在发展中还面临着一些挑战，但随着技术的不断进步，相信这些问题会逐渐得到解决，推动其在能源领域中的应用。

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。