LiBH4-MgH2-AlH3复合物的结构与吸放氢机理研究

LiBH4, MgH2 and AlH3 show high hydrogen storage capacity, however, their hydriding / dehydriding conditions can not meet the requirements of practical applications. In this project, LiBH4-MgH2-AlH3 ternary composites are formed by ball-milling the mixture of LiBH4, MgH2 and AlH3, and the hydriding / dehdriding properties are studied, the evolution of microstructures of the composite during every hydriding / dehydriding steps are analyzed. The aims of this project are to clarify the hydriding / dehdriding mechanism of LiBH4-MgH2-AlH3 ternary composites, to clarify their cycling degradation mechanism. Moreover, the effects of catalysts on the hydrogen storage properties are investigated, and the effects of microwave irradiation on the dehydriding reaction routine and mechanism are studied. Based on the above results, we try to obtain the basic data and information, and to find a new way to improve the hydrogen storage properties these composites. The fullfilment of this project is helpful for the design of new hydrogen storage composites, and are also good references for the study of other composites. This work has important academic interesting and good prospective for application.

LiBH4、MgH2和AlH3具有高的储氢容量，但其吸放氢条件尚不能满足实际应用的要求。本项目将LiBH4-MgH2-AlH3复合形成三元复合储氢材料，通过研究不同组成的复合物的吸放氢性能，以及不同吸放氢阶段产物结构的演变规律，揭示复合物的吸放氢机理；研究复合物的吸放氢循环性能，阐明其吸放氢容量衰退机制；阐明催化剂对LiBH4-MgH2-AlH3复合储氢性能影响；研究微波辐射加热对该复合体系的放氢过程的影响，获取和积累必要的基础数据及信息，最终优化复合物的组成，为进一步提高复合体系综合性能提供理论依据。本项目的完成对于其他复合储氢体系吸放氢机制的研究具有指导作用，具有重要的学术价值和良好的应用前景。

LiBH4、MgH2和AlH3具有高的储氢容量，但其吸放氢条件尚不能满足实际应用的要求。本项目首先成功制备了高纯单相AlH3（因为没有AlH3商业化产品可买），然后将制备的AlH3与LiBH4、MgH2复合形成不同组成的二元和三元复合物储氢材料，系统研究了AlH3与LiBH4、MgH2之间的相互作用，通过研究不同组成的复合物的放氢/再吸氢性能，以及复合物不同放氢/再吸氢阶段产物结构的演变规律，揭示复合物的放氢/再吸氢过程机理，并研究了复合物的吸放氢循环性能，考察了硼化物、Ce基和Nb基化合物作为催化剂对LiBH4-MgH2-AlH3复合体系二元和三元复合物储氢性能影响；探索研究微波辐射加热对复合体系的放氢过程的影响。研究发现加入AlH3进行复合后对LiBH4、MgH2的储氢热力学性能和动力学性能均有显著改善，同时LiBH4、MgH2的存在对AlH3放氢性能有改善作用，在二元或三元复合物中，AlH3一般先放氢分解得到高活性、表面无氧化物层的Al微颗粒，再与LiBH4、MgH2反应形成Al-Mg、Li-Al-B中间产物，从而改变LiBH4、MgH2的放氢路径，从而改善LiBH4、MgH2放氢反应热力学和动力学性能以及可逆吸氢性能。通过本项目工作，获得了有关LiBH4、MgH2和AlH3中二元和三元储氢复合物材料的相关基础数据及信息，对于优化复合物的组成，提高复合体系综合储氢性能有重要作用，同时对于其他复合储氢体系吸放氢机制的研究具有指导作用，具有重要的学术价值和潜在的应用前景。