Mg基-AB2新型纳米复合储氢材料的制备和研究

在该项目中，课题组主要采用以下方法制备复合储氢合金：熔炼法、机械合金化法、真空快淬方法、氢化燃烧法、可控氢化燃烧法等。关键问题是找到一种适合于选定材料成分并且有利于大规模生产的制备方法。

首先，采用机械合金化制备出Mg-Ti19Cr50V22Mn9/Ti0.32Cr0.35V0.07Fe0.26系列复合储氢材料。其中，Mg-5wt.%Ni-10wt.%Ti19Cr50V22Mn9复合材料在573K时20分钟内吸放氢量分别达到6.7和6.6wt.%H。

在强磁场下，成功合成了Mg-Ni、Mg-Fe和Mg-La-Ni二元及三元系储氢合金。其中，Mg-La-Ni和Mg-Fe体系具有高的储氢量和快的吸放氢速率，Mg-Fe二元系的放氢量高达6.75wt.%H。强磁场能够改善合金的储氢性能：吸放氢温度明显降低，平台压升高，滞后系数减小，吸放氢反应速率加快。研究表明，强磁场通过改变材料的微结构来影响其宏观储氢性能。

研究有机合成蒽镁中添加碳纳米管，经真空热分解制得镁碳纳米管复合储氢材料的性能。研究Mg基-AB2系列纳米复合材料储氢性能和组织结构之间的关系，对比研究Mg基合金的表面电子结构变化与储氢性能的关系，阐明表面催化机理。探讨合金表相与体相氢扩散及纳米尺寸效应，解释氢在Mg基合金中的反应扩散机制，从而揭示出氢与材料的相互作用关系，建立相应的储氢机制。

研制出传热、传质、抗压性能好的镁基纳米储氢材料轻型储氢罐。着重研究储氢罐结构设计和制造以及储氢罐与燃料电池接口技术的研究。提出了一种新的处理方法，推导出表征材料吸放氢反应不同控速环节的动力学新模型。将体系的吸放氢百分数表达为时间、温度、压力和粒子半径等因素的显函数，可以用来直接比较不同储氢材料的动力学性能，便于理论上的讨论和分析。模型不仅能够准确地描述本文的结果，而且还能很好地运用到其他研究者的实验中。

轻型镁基储氢罐可作为燃料电池的氢源，由上海志乐科技开发有限公司提供企业使用报告。性能优良的电极材料可应用于金属氢化物-镍电池，并由浙江野马电池有限公司提供企业使用报告。上述两家企业均有继续合作的意向，积极推进产品的实用进程。

1. 申请发明专利2项；实用专利1项。

2. 在国内外核心期刊上发表（含接受）论文24篇，其中SCI和EI收录10篇。影响因子：0.368-1.904。

3. 培养中青年学术带头人1名、青年学术骨干1名：鲁雄刚教授2006年荣获上海市优秀学科带头人；李谦博士2006年荣获上海市“科技启明星”称号。

在该项目中，课题组主要采用以下方法制备复合储氢合金：熔炼法、机械合金化法、真空快淬方法、氢化燃烧法、可控氢化燃烧法等，关键问题是找到一种适合于选定材料成份并且有利于大规模生产的制备方法。首先采用机械合金化制备出Mg-Ti19Cr50V22Mn9/Ti0.32Cr0.35V0.07Fe0.26系列复合储氢材料，其中Mg-5wt.%Ni-10wt.%Ti19Cr50V22Mn9复合材料在573K时20min内吸放氢量分别达到6.7和6.6wt.%H。在强磁场下成功地合成了Mg-Ni、Mg-Fe和Mg-La-Ni二元及三元系储氢合金，其中Mg-La-Ni和Mg-Fe体系具有高的储氢量和快的吸放氢速率，Mg-Fe二元系的放氢量高达6.75wt.%H。强磁场能够改善合金的储氢性能：吸放氢温度明显降低，平台压升高，滞后系数减小，吸放氢反应速率加快。研究表明，强磁场通过改变材料的微结构来影响其宏观储氢性能。研究有机合成蒽镁中添加入碳纳米管，经真空热分解制得镁碳纳米管复合储氢材料的性能；研究Mg基-AB2系列纳米复合材料储氢性能和组织结构之间的关系，对比研究Mg基合金的表面电子结构变化与储氢性能的关系，阐明表面催化机理；探讨合金表相与体相氢扩散及纳米尺寸效应，解释氢在Mg基合金中的反应扩散机制，从而揭示出氢与材料的相互作用关系，建立相应的储氢机制。研制出传热、传质、抗压性能好的镁基纳米储氢材料轻型储氢罐。着重研究储氢罐结构设计和制造以及储氢罐与燃料电池接口技术的研究。提出了一种新的处理方法，推导出表征材料吸放氢反应不同控速环节的动力学新模型，将体系的吸放氢百分数表达为时间、温度、压力和粒子半径等因素的显函数，可以用来直接比较不同储氢材料的动力学性能，便于理论上的讨论和分析，模型不仅能够准确地描述该文的结果，而且还能很好地运用到其他研究者的实验中。轻型镁基储氢罐可作为燃料电池的氢源，由上海志乐科技开发有限公司提供企业使用报告。性能优良的电极材料可应用于金属氢化物-镍电池，并由浙江野马电池有限公司提供企业使用报告。上述两家企业均有继续合作的意向，积极推进产品的实用进程。1、申请发明专利2项；实用专利1项。2、在国内外核心期刊上发表(含接受)论文24篇，其中SCI和EI收录10篇。影响因子:0.368-1.904。3、培养中青年学术带头人1名、青年学术骨干1名：鲁雄刚教授2006年荣获上海市优秀学科带头人；李谦博士2006年荣获上海市“科技启明星”称号。