硼氫化鋅儲(chǔ)氫材料的制備與放氫性能研究.pdf

1、氫能被譽(yù)為21世紀(jì)的綠色新能源，開發(fā)中、低溫吸放氫的高儲(chǔ)氫密度材料是實(shí)現(xiàn)氫能大規(guī)模應(yīng)用的前提。Zn(BH4)2具有脫氫溫度低和儲(chǔ)氫容量高的特點(diǎn)，是一種很有潛力的儲(chǔ)氫材料。本文以NaBH4和ZnCl2粉末為原料，分別采用化學(xué)法和機(jī)械球磨法制備Zn(BH4)2儲(chǔ)氫材料，并表征了Zn(BH4)2結(jié)構(gòu)。在此基礎(chǔ)上，研究Zn(BH4)2放氫反應(yīng)機(jī)理及添加劑對(duì)其放氫性能的影響，闡明了多壁碳納米管(MWCNTs)對(duì)該體系的催化機(jī)理。最后，探討了Zn(

2、BH4)2-LiNH2復(fù)合體系的儲(chǔ)氫性能。主要結(jié)論如下:
　　化學(xué)法和機(jī)械球磨法均可合成Zn(BH4)2儲(chǔ)氫材料，合成過程遵循如下反應(yīng)路徑:ZnCl2+2NaBH4→Zn(BH4)2+2NaCl。反應(yīng)原料NaBH4和ZnCl2粉末經(jīng)2h高能球磨即可獲得Zn(BH4)2，結(jié)果表明機(jī)械球磨法具有反應(yīng)周期短和工藝簡單等優(yōu)點(diǎn)。明確了Zn(BH4)2的XRD特征峰位集中在2θ=22°，25～30°和35～40°。Zn(BH4)2儲(chǔ)氫材料的放

3、氫反應(yīng)發(fā)生在50～150℃，主要的放氫反應(yīng)為:Zn(BH4)2→Zn+B2H6+H2。其中，脫氫時(shí)B元素以硼烷的形式逸出造成該體系不可逆儲(chǔ)氫。
　　研究了Co、Cr、CeO2、TiH2和多壁碳納米管對(duì)Zn(BH4)2放氫性能的影響，結(jié)果表明添加5wt.％ MWCNTs后Zn(BH4)2體系的放氫反應(yīng)在50～125℃進(jìn)行，脫氫終了溫度降低了25℃，具有最好催化效果;添加5wt.％的Co對(duì)Zn(BH4)2熱穩(wěn)定性有一定的改善作用，但絕

4、大部分放氫反應(yīng)仍需加熱至100℃以上才能進(jìn)行;CeO2、TiH2和Cr對(duì)Zn(BH4)2體系沒有明顯的催化作用。然而，MWCNTs僅對(duì)Zn(BH4)2體系脫氫溫度產(chǎn)生影響，并不能改變?cè)摬牧系姆艢浞磻?yīng)歷程。其催化機(jī)制是:①碳納米管具有較高的表面能，其有利于降低Zn(BH4)2放氫反應(yīng)焓變值;②碳納米管部分價(jià)電子可能參與Zn(BH4)2的放氫反應(yīng);③碳納米管在球磨過程刺入Zn(BH4)2顆粒形成微觀脫氫通道;④碳納米管具有潤滑作用，可以阻止