碳纳米管对氢化镁低温放氢的影响

摘要

氢的贮存是制约氢能利用的关键问题之一.镁作为贮氢材料,具有资源丰富、成本低、贮氢量高(7.6wt％)等优点,但是其吸放氢速度、尤其是较低温度下的放氢速度过低.科研工作者通过机械球磨的方法,将过渡金属、碳材料等不同种类的添加剂与镁进行复合,大幅提升了镁的贮氢性能.其中,碳纳米管能显著提高镁的吸放氢速度、有效贮氢量以及吸放氢循环稳定性.普遍认为过渡金属的催化作用(如降低氢分解及重组的能垒、局域降低氢化镁稳定性、促进形核等)是由其含有的活性电子决定的.但是对于碳纳米管的作用,现已提出的一些机制(如促进球磨、促进氢扩散、抑制镁颗粒在高温下的烧结长大等)都仅仅与其原子结构相关.碳纳米管的电子结构是否也会对镁的贮氢性能产生作用?另一方面,目前镁的吸氢速度已接近实际应用要求,但是放氢条件依然很苛刻.因此,需要对MgH2的放氢机制开展深入研究.本文通过改变碳纳米管与镁的共球磨时间,获得了不同的镁与碳纳米管的结合状态;通过分析它们在较低温度下的放氢过程来研究碳纳米管的结构尤其是电子结构对MgH2的放氢机制和放氢动力学的影响.