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AlH3与CeF3协同改性MgH2储氢性能及其作用机理研究
结题报告
批准号:
51771171
项目类别:
面上项目
资助金额:
60.0 万元
负责人:
王新华
依托单位:
学科分类:
E0108.金属能源与环境材料
结题年份:
2021
批准年份:
2017
项目状态:
已结题
项目参与者:
李寿权、高世超、钱泽宇、赵敬、霍骅鑫
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中文摘要
MgH2储氢容量高达7.6wt%,是储氢金属(合金)中可逆储氢容量最高的储氢材料,但由于其生成焓大(约-75kJ/molH2),稳定性高,吸放氢温度高,而且吸放氢动力学性能差,不能满足实际应用要求。申请人前期预研发现AlH3和CeF3可显著改善MgH2的储氢性能,本项目在前期研究工作的基础上,深入系统研究MgH2/AlH3(Al)体系的放氢/吸氢热力学、动力学和循环特性,研究其放氢/吸氢过程的相组成和微结构的演变规律,揭示MgH2/AlH3(Al)体系吸放氢过程机制;研究CeF3对MgH2/AlH3(Al)体系吸放氢行为的催化作用,阐明CeF3的催化机理以及AlH3和CeF3改善MgH2储氢性能的协同作用及其机制,为进一步提高MgH2综合储氢性能提供理论依据。本项目的研究内容和研究成果对于其他储氢材料体系的研究具有指导作用,具有重要的学术价值和良好的应用前景。
英文摘要
MgH2 possesses hydrogen storage capacity up to 7.6wt%, is a hydrogen storage material with highest reversible hydrogen storage capacity among hydrogen storage metals (alloys). However, because of its high enthalpy (about -75kJ/molH2), high thermodynamic stability, high hydriding/dehydriding temperature, and poor hydrogen absorption/desorption kinetics, MgH2 can not meet the requirements of practical application. Our pre-research results show that AlH3 and CeF3 can significantly improve the hydrogen storage performance of MgH2. Based on the previous study, in this project, we will systematically study the hydrogen absorption/desorption thermodynamic, kinetics and cycling characteristics of MgH2/AlH3 (Al), analyze the evolution of phase composition and microstructures during hydrogen absorption /desorption process, clarify the hydrogen storage mechanism of MgH2/AlH3 (Al). And study the catalytic effect and mechanism of CeF3 on the hydrogen absorption behavior of MgH2/AlH3 (Al), clarify the synergistic effect of AlH3 and CeF3 co-addition on improved hydrogen storage performance of MgH2. This work will provide a theoretical basis to further improve the comprehensive hydrogen storage performance of MgH2. The research content and research results of this project have a guiding role for the study of other hydrogen storage systems, and have important academic value and good application prospects.
MgH2储氢容量高达7.6wt%,是储氢金属(合金)中可逆储氢容量最高的储氢材料,但由于其生成焓大(约-75kJ/molH2),稳定性高,吸放氢温度高,而且吸放氢动力学性能差,不能满足实际应用要求。为了改善MgH2的储氢性能,本项目首先研究MgH2/AlH3(Al)体系的放氢/吸氢热力学、动力学和循环特性,研究其放氢/吸氢过程的相组成和微结构的演变规律,研究了MgH2/AlH3(Al)体系吸放氢过程机制;其次,研究CeF3、CeF3@CNTs和CeF3@Gn等添加剂改善MgH2的储氢性能以及相关机理;在此基础上,进一步研究了AlH3和CeF3(或CeF3@CNTs、CeF3@Gn)协同改善MgH2储氢性能的协同作用及其机制。AlH3和CeF3可以协同提高MgH2的放氢动力学性能和放氢热力学性能(放氢程度),添加CeF3可以细化MgH2的晶粒,AlH3可以使MgH2热力学上失稳,同时在动力学上促进CeF3对MgH2发挥作用。最后,还合成制备了CoB@CNTs、FeB@CNTs、CoFeB@CNTs、FeNi3@CNTs和MoSe2@FeNi3等系列复合添加剂用于改性MgH2的吸放氢性能,取得了显著的效果,并对其作用机理进行了深入研究。通过上述添加剂改性将MgH2的起始放氢温度降至168℃,开始吸氢的温度可低至16℃,20个循环后的容量保持率高达98.5%。展现了极其优异的吸放氢性能。本项目的研究内容和研究成果对进一步提高MgH2综合储氢性能具有指导作用,具有重要的学术价值和潜在的应用前景。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI:10.1016/j.jallcom.2020.154631
发表时间:2020-07-25
期刊:JOURNAL OF ALLOYS AND COMPOUNDS
影响因子:6.2
作者:Gao, Shichao;Wang, Hui;Yan, Mi
通讯作者:Yan, Mi
DOI:10.3389/fchem.2019.00892
发表时间:2020
期刊:Frontiers in Chemistry
影响因子:5.5
作者:Liu Haizhen;Ma Hongyu;Zhang Longfei;Gao Shichao;Wang Xinhua;Xu Li;Liu Shuangyu;Huang Xiantun;Lu Chenglin;Luo Hui;Ning Hua;Lan Zhiqiang;Guo Jin
通讯作者:Guo Jin
DOI:--
发表时间:2021
期刊:材料科学与工程学报
影响因子:--
作者:王媛媛;孙焕军;吴宇浩;刘海镇;李寿权;葛红卫;王新华
通讯作者:王新华
DOI:10.1002/slct.201902520
发表时间:2019
期刊:Chemistry Select
影响因子:--
作者:Gao Shichao;Wang Xinhua;Liu Haizhen;He Ting;Li Shouquan;Yan Mi
通讯作者:Yan Mi
DOI:10.1016/j.jallcom.2017.11.047
发表时间:2018-02-25
期刊:JOURNAL OF ALLOYS AND COMPOUNDS
影响因子:6.2
作者:Gao, Shichao;Liu, Haizhen;Yan, Mi
通讯作者:Yan, Mi
多组元协同改性Li-Mg-N-H材料综合储氢性能及其作用机理研究
  • 批准号:
    51971199
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万元
  • 批准年份:
    2019
  • 负责人:
    王新华
  • 依托单位:
LiBH4-MgH2-AlH3复合物的结构与吸放氢机理研究
  • 批准号:
    51471149
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    80.0万元
  • 批准年份:
    2014
  • 负责人:
    王新华
  • 依托单位:
AlH3与LiBH4的相互作用及其复合物的储氢机制研究
  • 批准号:
    51171168
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万元
  • 批准年份:
    2011
  • 负责人:
    王新华
  • 依托单位:
LiAlH4/LiNH2复合材料的储氢特性及其机理研究
  • 批准号:
    50671094
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    28.0万元
  • 批准年份:
    2006
  • 负责人:
    王新华
  • 依托单位:
镍粉促进形成非晶态稀土-镁系合金的微结构与电化学吸放氢性能研究
  • 批准号:
    50471042
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    23.0万元
  • 批准年份:
    2004
  • 负责人:
    王新华
  • 依托单位:
国内基金
海外基金