共掺杂与介孔硅负载NaAIH_4储氢性能

摘要：作为一种新型储氢体系,铝氢类配位氢化物储氢其高的质量储氢密度和体积储氢密度吸引了人们广泛的研究兴趣。动力学性能差及可逆条件苛刻是限制该类储氢广泛应用的最大“瓶颈”。以NaAlH4为研究对象,共掺杂多孔(活性炭AC,介孔硅SBA-15)和TiF3以及介孔硅负载NaAlH4两种方法改善体系的储氢性能,分别研究了NaAlH4+TiF3+AC和NaAlH4/SBA-15两种复合储氢的吸放氢动力学性能以及循环稳定性能。高能球磨法制备了多孔和TiF3共掺杂NaAlH4复合储氢。对NaAlH4+TiF3+AC和NaAlH4+TiF3+SBA-15的放氢动力学以及循环稳定性能对比得知,共掺杂AC后样品的储氢性能更为优良。共掺杂AC后样品的前两步放氢起始温度为126℃和175℃,与共掺杂SBA-15相比,分别降低了24℃和15℃；且样品在4次循环中有良好的循环稳定性,在160℃和真空下放氢240min,可逆储氢量达4.8wt%。再氢化动力学性能以及XRD、SEM分析得知,共掺杂AC抑制了球磨及循环中NaAlH4的分解以及颗粒的长大,提高了储氢量,从而改善了NaAlH4+TiF3放氢性能以及循环稳定性能。系统研究了NaAlH4+3mol%TiF3+10wt%AC复合储氢的放氢性能、再氢化性能以及CO毒化性能。研究结果：TiF3和AC对NaAlH4放氢-再氢化具有协同催化作用,样品在50℃下即可开始放氢,AC掺杂量为20wt%时,样品在130℃和9MPa下吸氢200min即可完成理论吸氢量的84%；掺杂AC一使含Ti相均匀分布在NaAlH4表面,从而改善了样品的放氢性能,另一抑制再氢化中颗粒的团聚,加快了NaH、Al等的迁移,从而改善了样品的再氢化性能。,对NaAlH4+TiF3+AC样品1%CO-H2毒化研究：循环的,样品吸放氢动力学降低,储氢量也逐渐降低,CO毒化加深。高温熔融法制备了介孔硅SBA-15负载NaAlH4储氢。研究结果：在不添加催化剂的情况下,NaAlH4/SBA-15可在160℃和真空下放氢,且在9MPa和130℃下实现了NaAlH4的放氢后再氢化反应;不同成分配比的NaAlH4负载于SBA-15上在160℃下测试其放氢动力学性能结果,质量分数从30%增加至70%,NaAlH4的放氢量先增加后减少,当质量分数为50%时,NaAlH4的放氢量达最大；NaAlH4/SBA-15的吸放氢动力学性能在吸放氢循环中后基本保持不变,出良好的可逆吸放氢稳定性。关键词：储氢论文NaAlH_4论文动力学性能论文循环性能论文

摘要3-4

Abstract4-8

章 绪论8-21

1.1 储氢8-11

1.1.1 储氢方式8-9

1.1.2 储氢技术面临的挑战9-11

1.2 配位氢化物储氢11-14

1.2.1 与储氢合金的区别11

1.2.2 分类11-14

1.3 NaAlH_4储氢14-19

1.3.1 晶体结构及性质14-15

1.3.2 制备方法15-16

1.3.3 NaAlH_4催化储氢性能研究进展16-19

1.4 论文主要工作及技术路线19-21

章 实验测试方法21-24

2.1 吸放氢性能测试21-22

2.1.1 动力学测试装置21

2.1.2 差热-热重分析(DSC-TG)21-22

2.2 表征分析方法22-24

2.2.1 X射线衍射技术(XRD,X-ray diffraction technology)22

2.2.2 扫描电子显微镜(SEM,Scanning electron microscope)22-23

2.2.3 透射电子显微镜(TEM,Tranission electron microscopy)23-24

章 多孔和TiF_3共掺杂NaAlH_4储氢性能研究24-32

3.1 引言24

3.2 实验方法24-25

3.3 结果与讨论25-31

3.3.1 放氢性能研究25-26

3.3.2 吸放氢循环性能研究26-31

3.4 小结31-32

章 活性炭和TiF_3共掺杂NaAlH_4储氢性能研究32-44

4.1 引言32

4.2 实验方法32-33

4.3 结果与讨论33-43

4.3.1 放氢性能研究33-38

4.3.2 再氢化性能研究38-41

4.3.3 CO毒化对NaAlH_4+TiF_3+AC储氢性能的影响41-43

4.4 小结43-44

第五章 SBA-15负载NaAlH_4储氢性能研究44-52

5.1 引言44

5.2 实验方法44-45

5.3 结果与讨论45-50

5.3.1 介孔硅SBA-15结构表征45-46

5.3.2 NaAlH_4/SBA-15放氢动力学性能研究46-47

5.3.3 不同成分比对NaAlH_4/SBA-15放氢和再氢化性能影响47-49

5.3.4 NaAlH_4/SBA-15循环性能研究49-50

5.3.5 NaAlH_4/SBA-15的TEM表征50

5.4 小结50-52

第六章 实验及工作建议52-54

6.1 实验52-53

6.2 工作建议53-54

致谢54-55