导　　师： 姚向东

授予学位： 硕士

作　　者： (）;

机构地区： 华南理工大学

摘　　要： 金属硼氢化物具有很高的含氢量,特别是轻金属硼氢化物的质量储氢密度以及体积储氢密度高,超过了能源部对于储氢材料在车载储氢上或者便携式能源上所要求的储氢量。金属硼氢化物是当前研究的重点和热点,也是最具有发展前景的储氢材料之一。但是,金属硼氢化物热解脱氢时普遍存在放氢温度较高、放氢动力学差以及放氢过程伴随有杂质气体放出等问题,从而限制了硼氢化物的商业化应用。而金属硼氢化物水解制氢过程并不可逆,硼氢化物的制备和再生成本是限制其大规模应用的关键难题。本文针对以上问题,开展金属硼氢化物水解产物的低成本再生和热解脱氢性能的改善。首先采用高能球磨的方法,以Ti系合金和氢化物作为还原剂,将NaBH水解的直接产物NaBO?2HO再生为NaBH。详尽探讨了球磨时间、球磨罐背底氢压、Ti系还原剂种类和TiAl/NaBO?2HO摩尔比等因素对NaBH产率的影响,并阐明了还原剂在反应过程中的变化过程。再生工艺参数优化表明,球磨时间、氢压和TiAl/NaBO?2HO摩尔比分别为10h、2MPa和1.3%时,NaBH产率为38.95%。接着,基于球磨过程中随着球磨时间的延长出现产率下降的现象,本文尝试了通过NaBH与Ti的氢化物以及钛铝合金混合球磨,以改善Na BH热解脱氢性能。通过MS和DSC分析,探讨了经3h球磨复合后,Ti的掺杂对NaBH热分解性能的影响。最后,基于阳离子替代采用Na BH球磨制成Mg(BH),并进一步低温球磨合成了具有钙钛矿结构的富氢硼氢化物NHMg(BH)。通过MS和DSC分析,探讨了阳离子替代对NHMg(BH)热脱氢过程中杂质气体的抑制作用。此外,NHMg(BH)的初始脱氢温度仅为60℃左右,根据基辛格方程计算其脱氢激活能为64.94 kJ/mol,动力学性能良好。另外,采用红外(FTIR)和核磁(NMR)表征表明NHMg(BH)的脱氢过程可看作是NHBH和Mg(BH)的分别脱氢分解的过程。

关 键 词： 硼氢化钠 再生 氢化钛 钙钛矿型硼氢化物 制氢

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