机械球磨固相化学反应合成alhlt3gt及其放氢性能研究

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1、硕士学位论文摘要从目前国内外储氢材料的发展状况来看，金属铝氢化合物由于具有高理论储氢量和体积密度(10．1叭％，149k咖3)、释放氢时热效应小和放氢动力学性能比较好的特点，作为新型储氢材料率先实际应用于燃料电池驱动的车载移动氢源上概念的提出，正引起国际上的普遍关注。若能进一步降低金属铝氢化合物材料的放氢温度及提高其放氢动力学，并探索解决Al的再生氢化合成问题，则对金属铝氢化合物的实际应用具有重要的意义。本文以纯铝、LiH、L认lH4和灿C13为原料，在0．65MPa氢压下，通过机械球磨固相化学反应合成A1H3为研究对象，采用XIm、TG．DSC、SEM、EDS、MS、恒温放氢曲线和变温

2、放氢曲线测试等方法系统地研究了三个不同反应体系(纯铝、LiH+AlCl3和Li砧H4+A1C13)和不同球磨时间对合成A1H3的物质转变规律及不同反应体系合成AlH3的放氢性能的影响。基于以上工作得到如下研究结果：采用机械球磨固相化学反应合成AlH3，反应体系对合成AlH3具有重要的影响。纯Al反应体系中，常温常压下合成砧H3所需的氢压为2．5GPa，在实验所允许的最大氢压(0．65MPa)环境下，合成舢H3存在一定的困难。LiH+灿C13和LiAlH4+AlCl3反应体系中，两体系合成反应按方程式(2．8)和(2．9)进行，生成了非晶态A1H3和“Cl的混合物体系，随球磨时间增加，反应

3、越充分，球磨20h时反应基本完全；LiAlH4反应体系在相同球磨时间下反应更充分；球磨合成产物以各个小颗粒的形式团聚在一起，随球磨时间增加，体系合成产物的颗粒尺寸逐渐降低，最小颗粒尺寸达到了纳米级，生成物中各元素均匀分布在颗粒表面。LiH和LiAlH4两反应体系球磨合成A1H。混合产物的热力学与放氢性能规律基本相同，LiAlH。反应体系球磨产物的最大放氢量为4．2wt％，大于LiH反应体系球磨产物的最大放氢含量1．5wt％。由L谢啦反应体系合成的础H3和LiCl混合物体系，在热分析过程中，失重曲线按分解反应规律分为三个阶段，其中第二阶段主要为Am3的集中分解放氢失重，此时可能由于伴随～H

4、3非晶相的晶化和Y捌H3向Q．AJH3发生相变放热，使得此阶段总的反应热效应呈现出放热峰特点；在放氢曲线测试中，球磨产物放氢起始温度均低于lOO℃，随放氢温度的升高，放氢量增加，当温度为200℃和时间1．8h左右时试样放氢基本结束，此时试样最大放氢量达到3．O~4．O叭％左右，基本接近反应体系的理论储氢量4．85叭％；随球磨时间增加，球磨产物的放氢动力学得到改善，放氢起始温度逐渐降低，放氢速率增大，但放氢含量降低；球磨产物中未完全反应的反应物Li舢H4发生分解，反应形成的LiCl．H20以及少量朋3发生分解是影响球磨反应产物最大放氢量的主要因素。关键词：剐旧3合成；机械球磨；固相化学反应

5、；热分析：放氢性能AlH3系贮氢材料合成工艺及放氢性能研究AbstractobservedeomthecurrentstatedeVelopm髓toftheHy出ogenstoragematerials，A1w山叫mhydroxidecomp咄ldllsedforVehicularhydrog锄storageisgeIleralconcemedbythewholeworldbecauseofitslarge孕a们m嘶c，volumetrichydrogenc印acity(10．1叭％and149kg，m3)，merapid1(ineticsandlowerheatath蛳dmg．Ifre

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7、ctofmilling血eanddi毹rentreactionsyst锄onmereaction‰sfomationeV01utionandde；hydridillgpropertieswereiIⅣestigatedsyStematicallybyusingX-raydif纳ction(Ⅺm)，the咖a1觚alysis(TG-DSC)，maSsSpec饥lIll(MS)，scanningel洳n商croscopy(SEM)，Sp