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镁合金熔剂-镁合金作为储氢材料的应用前景

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镁合金熔剂-镁合金作为储氢材料的应用前景

发布日期:2021-07-21 作者: 点击:

镁合金熔剂-镁合金作为储氢材料的应用前景。

镁元素是地球上储量丰富的元素之一,在地壳表面金属矿资源中含量为2.3%,在常用金属中排名第四。由于镁合金是工业应用中较轻的结构金属材料,其轻量化优势显示了减少能耗、缓解日益严重的能源问题的巨大应用潜力。镁原子的特殊原子结构除了轻量化的重要特性外,还决定了其更多的功能特性。例如,镁是一种阻尼性能优异的金属,比阻尼强度高60%;镁的储氢能力达到7.6%,是金属中储氢能力非常大的元素。

随着传统能源的枯竭,寻找更新的绿色能源迫在眉睫。氢能作为一种储量丰富、来源广泛、能量密度高的绿色能源和能源载体,逐渐引起人们的关注。氢能具有以下优点:(1)氢的燃烧产物是水,不会对环境造成任何污染;(2)氢可以通过太阳能、风能等分解水来更新更新的能源;(3)氢燃烧值高,每公斤氢燃烧后产生的热量约为汽油的3倍,焦炭的4.5倍;(4)氢资源丰富,可以通过水和碳氢化合物分解生成。然而,在氢能的开发利用中,氢的制备、储存和运输仍然存在问题,尤其是氢能的储存技术已经成为氢能利用实用化和规模化的瓶颈。高性能储氢合金的研发是氢能利用领域的重要课题。

镁合金


镁基储氢合金在储氢合金中被广泛认为是一种有前途的储氢材料。镁作为一种储氢材料,具有密度低、储氢容量高、价格低、储量丰富等显著特点,但镁基储氢合金也存在一些问题:(1)吸放氢条件苛刻、速度慢;(2)产生的氢化物过于稳定,吸氢动力学性能差,需要573K温度才能有效吸放氢气;(3)吸放氢循环稳定性差;(4)合金电比碱液耐腐蚀性差,循环寿命低。镁基储氢合金的上述缺点限制了其实际应用。为了克服上述缺点,目前的研究集中在以下几个方面:

1.纳米处理。纳米储氢材料表现出新的优异性能,其活化性能明显提高,氢扩散系数更高,吸放氢动力学性能优异。实验表明,MgH2-V采用机械合金化法制备,合金晶粒尺寸为10~20nm,在200℃、1.0MPa氢压下,100s吸氢量为5.5%;在250℃、0.015MPa下,900s内放氢量为5.3%。值得注意的是,MgH2-V在充放氢循环200次后,放氢量没有下降,反而增加了。另有报道称,在镁基储氢材料中添加纳米碳管可以有效提高其储氢性能。

2.非晶化处理。与晶态合金相比,非晶态合金具有大量的长程无序和短程有序结构,为氢气的扩散和占用提供了大量能垒低的空穴,有利于氢气的吸收和释放。实验表明,非晶态Mg50Ni50合金是通过球磨制备的。在20mA/g的放电条件下,电容可达500mAh/g,远高于铸态Mg50Ni50合金的放电容量(30mAh/g)。进一步添加Ni获得的Mg2Ni+70%Ni电更高,达到1082mAh/g。

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