2022,
29(9):
1788-1797. doi: 10.1007/s12613-021-2303-5
摘要:
氢能,一种高效的可再生能源,其大规模应用是实现碳达峰碳中和目标的重要途径。作为最具潜力的固体储氢材料之一,氢化镁(MgH2)具有储氢量高(7.6wt%)、可逆性好等优点而备受关注,但其仍存在热力学性能稳定和动力学性能缓慢的瓶颈问题。本文探讨了通过表面活性剂辅助球磨技术(SABM)制备的Nb纳米催化剂对MgH2储氢性能的优异改性效果。通过比较不同MgH2–ywt%Nb(y = 0, 3, 5, 7, 9)复合材料的起始放氢温度、放氢容量和反应速率,确定了最佳的催化剂掺杂浓度。MgH2–5wt%Nb复合材料在186.7℃开始释放氢气,在脱氢过程中共释放了7.0wt%的氢气。此外,完全放氢的样品在100℃下30分钟内能吸收4.0wt%的氢气。循环测试结果显示,MgH2–5wt%Nb在20次循环后可以保持6.3wt%的H2容量(89.2%)。在MgH2中掺入Nb后,脱氢和加氢活化能值分别从140.51±4.74和70.67±2.07 kJ·mol−1降至90.04±2.83和53.46±3.33 kJ·mol−1。显微结构分析证明均匀分布的NbH作为活性催化单元,提高了MgH2的储氢性能。