氫能是一種清潔高效、綠色可再生的能源,是未來能源的主流發(fā)展方向。為了實現(xiàn)氫能的規(guī)模化應(yīng)用,需要突破制氫、儲/運氫、用氫等環(huán)節(jié)技術(shù)挑戰(zhàn)。其中,開發(fā)一種高效安全的儲氫方式是氫能應(yīng)用所面臨最為關(guān)鍵環(huán)節(jié)。本文以儲氫材料硼氫化鋯氨合物(Zr(BH_4)_4·8NH_3)作為研究對象,重點圍繞改善與探索新的合成方法、降低其放氫溫度、提高其放氫純度等關(guān)鍵科學(xué)問題開展研究。綜合運用了多元復(fù)合、催化劑添加和水解制氫等手段,旨在獲得放氫溫度合適、動力學(xué)性能良好的高容量可控放氫體系。通過采用X射線粉末衍射(XRD)、質(zhì)譜(MS)、熱重(TG)、傅里轉(zhuǎn)換葉紅外光譜(FT-IR)、掃描電子顯微鏡(SEM)等測試方法對Zr(BH_4)_4·8NH_3及其復(fù)合體系進(jìn)行了表征分析,掌握其成分調(diào)控規(guī)律,揭示其熱解核水解反應(yīng)路徑和機(jī)制,為實現(xiàn)氫能制儲一體化提供理論依據(jù)。主要進(jìn)行了以下三方面探討:首先,針對傳統(tǒng)球磨法合成Zr(BH_4)_4·8NH_3制備成本較高以及只能在低溫(20 ~oC)下制備的缺點,對其合成方法進(jìn)行了改進(jìn)并嘗試了新的制備工藝。為了降低球磨法制備Zr(BH_4)_4·8NH_3的成本以及提高安全性,利用化學(xué)性質(zhì)相似而且更為便宜、穩(wěn)定的NaBH_4替代傳統(tǒng)方法中的原材料LiBH_4合成了Zr(BH_4)_4·8NH_3;在球磨法的基礎(chǔ)上發(fā)展出球磨-蒸發(fā)冷凝法(BM-PVD),在常溫下成功合成了Zr(BH_4)_4·8NH_3,拓展了Zr(BH_4)_4·8NH_3合成方法的適用范圍;還嘗試了在氨氣中反應(yīng)球磨合成Zr(BH_4)_4·8NH_3和用乙醚萃取通氨氣的方法合成Zr(BH_4)_4·8NH_3。在NaBH_4替代原材料LiBH_4制備Zr(BH_4)_4·8NH_3的實驗中發(fā)現(xiàn),NaBH_4對Zr(BH_4)_4·8NH_3放氫性能有明顯的促進(jìn)作用。因此,通過手動研磨簡易地制備了Zr(BH_4)_4·8NH_3-NaBH_4復(fù)合體系,采用TG-MS測試了Zr(BH_4)_4·8NH_3-NaBH_4復(fù)合體系的放氫性能,并通過XRD,FT-IR以及SEM等方法分析了Zr(BH_4)_4·8NH_3-NaBH_4復(fù)合體系的放氫機(jī)理。Zr(BH_4)_4·8NH_3具有較高的含氫量(14.1 wt.%),有作為水解制氫材料的潛力,因而對其水解制氫性能以及水解機(jī)理進(jìn)行了探討。以Zr(BH_4)_4·8NH_3為水解制氫材料,通過水解制氫測試儀器檢測其水解制氫性能,并通過XRD,FT-IR以及SEM等方法分析水解制氫機(jī)理;通過改變水解的溶液成份,包括采用NaCl、MgCl_2、CoCl_2、Al(OH)_3等水溶液和制備少氨Zr(BH_4)_4·xNH_3(x8)樣品等方法調(diào)控其水解制氫性能。
【學(xué)位單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TB34
【部分圖文】：

第一章 緒論高而且反應(yīng)不可逆，當(dāng)時并不被認(rèn)為是一種有前景的儲氫材料。在 1995 年，Bogdan等人發(fā)現(xiàn) Ti 合金摻雜的 NaAlH4，能夠在較為溫和的溫度和壓力下部分可逆的吸放為儲氫材料的發(fā)展開啟了新的紀(jì)元。在 2003 年，正氫—負(fù)氫（ ）配合促氫的機(jī)理的發(fā)現(xiàn)，為儲氫性能的改善提供了新的途徑。高容量儲氫材料研究發(fā)展以應(yīng)策略的時間線，如圖 1-1 所示[21]。

華南理工大學(xué)博士學(xué)位論文細(xì)化與超聲振動等方法。添加劑者添加劑，是一種有效改善水解性能的方法。研g(shù)H2在醋酸溶液中的水解，并且隨著 PtCoO2添加kashev 等人[33]添加石墨與 MgH2進(jìn)行球磨，然后測的過程中可以分散到 MgH2顆粒之間，從而阻礙了表面積，而且在 MgH2水解過程中形成疏水性的碳，使 MgH2可以與水充分接觸，從而改善 MgH2些 Co 基或 Ni 基鹽，可以大幅度提高 NaBH4的oCl2·6H2O 溶液中，NaBH4的水解反應(yīng)尤為劇烈。

第一章 緒論致密的 Mg(OH)2鈍化膜溶解，便于 MgH2水解反應(yīng)得以持續(xù)率和轉(zhuǎn)化率。但酸性溶液的添加，存在污染環(huán)境和腐蝕設(shè)備些氯化物的水溶液，也可以改善 MgH2的水解性能。Ouyan 0.05 mol/L 的 MgCl2水溶液中，水解制氫性能大幅提高，放出 1137.4 mL/g H2，遠(yuǎn)高于在純水中的 400 mL/g H2制氫化物溶液能夠改善水解性能，是因為 Mg2+和 Cl-的存在疏松，從而水解反應(yīng)得以繼續(xù)進(jìn)行。
【相似文獻(xiàn)】

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本文編號：2860334