α-AlH3的合成及放氢性能的研究.pdf

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1、硕士学位论文α-AlH3的合成及放氢性能的研究THESYNTHESISANDHYDROGENDESORPTIONPROPERTIESOFα-AlH3李玉玲哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TQ133.1学校代码：10213国际图书分类号：546.3密级：公开理学硕士学位论文α-AlH3的合成及放氢性能的研究硕士研究生：李玉玲导师：杨玉林教授申请学位：理学硕士学科：化学所在单位：化工与化学学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TQ133.1U.D.C:546.3DissertationfortheMasterDegreeinChem

2、istryTHESYNTHESISANDHYDROGENDESORPTIONPROPERTIESOFα-AlH3Candidate：YulingLiSupervisor：Prof.YulinYangAcademicDegreeAppliedfor：MasterofScienceSpeciality：ChemistryAffiliation：SchoolofChemistryandChemicalEngineeringDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学理

3、学硕士学位论文摘要氢能由于储量丰富、燃烧热值高、清洁无污染等优点，被认为是一种极具发展潜力的清洁能源。然而，目前储氢技术仍是限制氢能规模化应用的一项瓶颈技术。AlH3具有很高体积储氢密度(4.9kWh/L)和较低的放氢温度（100~200℃），被认为是一种非常理想的储氢材料。但就实际应用而言，这样的放氢温度仍然较高。深入地研究AlH3的放氢动力学，可为AlH3改性、降低分解温度的研究提供理论基础和实验依据。近年来，已有许多关于大颗粒（微米及亚微米级）AlH3的合成和脱氢动力学的研究被报道，但关于纳米级AlH3放氢性能的研究尚属空白。本文通过对AlH3传统制备方法进行改进，以LiAlH4和A

4、lCl3为原料成功合成了粒径约为60nm的α-AlH3。发现合成的纳米级α-AlH3的氢含量（7.59wt%）略低于理论氢含量（10.08wt%），这可能是由于纳米粒子具有更大的比表面积，导致表面暴露的Al原子被氧化较多，但这并不影响后续对其进行的等温放氢性能研究。为获取更加准确的α-AlH3的等温放氢性能数据，自行搭建了等温放氢实验装置，并对其进行了相应的校正。此装置的热源与样品管可以实现分离，可以避免等温放氢装置在加热至目标分解温度阶段样品发生的分解。采用Avrami-Erofeyev方程和Arrhenius公式研究了纳米级与微米级α-AlH3的放氢动力学性能。发现根据Avrami-E

5、rofeyev方程，取决于生长几何形状的n的值大约为3，表明纳米级α-AlH3的分解动力学受金属Al的三维成核和生长控制。与微米级α-AlH3更适用于二维Avrami-Erofeyev方程有所不同。计算得到纳米级α-AlH（360nm）等温放氢活化能Ea=93.23±0.81kJ/mol，指前因子A=7.49×108。值得一提的是，与微米和亚微米α-AlH3颗粒相比，纳米级α-AlH3这两项动力学参数的值都明显降低，说明α-AlH3的活化能随其粒径变化。而较低的活化能通常意味着更快的放氢速率，这启示我们可以尝试合成粒径更小的AlH3来解决其由于放氢温度仍然较高的而无法实现大规模应用的问题。

6、关键词：三氢化铝；储氢材料；放氢性能；活化能I哈尔滨工业大学理学硕士学位论文AbstractHydrogenenergyarewidelyconsideredasafeasiblesecondaryenergyforfutureowingtoitsabundantreserves,highcalorificvalue,nontoxicity,andvariousformsofutilization,andotheradvantages.However,hydrogenstorageisstillabottlenecktechniquelimitingtheapplicationofhydr

7、ogenenergy.Aluminumhydride,whichhasthelargesthydrogenvolumetriccapacities(4.9kWh/L)andmoreoverlowdesorptiontemperature(100~200oC),iswidelyacknowledgedasafascinatinghydrogenstoragematerial.Butasforpracticalapplica