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等離子體球磨促進Mg-Ga合金化并研究其相變和儲氫性能
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今天分享儲氫合金的文章，依然是發(fā)不了圖片，需要原文的可以私信我郵箱并發(fā)布220914 一句話了解全文 利用等離子球磨技術促Mg-Ga使合金化從而改變反應途徑。由于在573K下Ga在Mg中的固溶度為5wt％，因此設計了在較高溫度下制備Mg（Ga）固溶體的方法。Mg-Ga合金的可逆儲氫能力為5.7wt％H2。在Mg-Ga合金的脫氫過程中，Mg2Ga與MgH2反應，最初釋放H2并形成Mg5Ga2。隨后，MgH2分解為Mg，并進一步釋放H2。 DBDP促進粉末合金化 介質阻擋放電等離子體（DBDP）輔助球磨是一種特殊的球磨，其中，被絕緣介質覆蓋的輔助電極位于球磨罐的中心。在球磨過程中，向電極和罐壁之間的空間施加高壓，以使大氣電離并產生等離子體。與傳統(tǒng)球磨相比，DBDP輔助球磨是一種更有效的粉末破碎和合金化方法，因為它在球磨過程中會產生額外的熱爆炸和高能電子對粉末的沖擊作用。 Mg-Ga合金在（脫氫）過程中的相變 圖1 (a)介質阻擋放電等離子體(DBDP)8 h，(b)氫化和(c)脫氫Mg-Ga合金的X射線衍射(XRD)圖 圖1顯示了DBDP-8 h，氫化和脫氫Mg-Ga合金的XRD圖譜。在氫化之前，將樣品在623 K活化幾次。如圖1（a）所示，經過DBDP輔助球磨8小時后，Mg-Ga合金主要由MgH2和Mg5Ga2組成，并含有少量Mg。在DBDP輔助球磨過程中，由于引入了Mg5Ga2化合物，MgH2的分解可能源自MgH2的分解。隨后，樣品在6 MPa和623 K下氫化。氫化樣品主要由MgH2，Mg2Ga和Mg5Ga2相組成。該結果表明，Mg5Ga2相與氫反應，生成MgH2和Mg2Ga。反應可以表示如下： Mg5Ga2+H2→2Mg2Ga+MgH2 圖2 (a)熔融態(tài)，(b)氫化和(c)脫氫的Mg5Ga2化合物的XRD圖。 為了確認Mg-Ga合金在加氫和脫氫過程中Mg5Ga2化合物的相變，研究了相對純凈的Mg5Ga2化合物的相變。圖2顯示了熔融，氫化和脫氫的Mg5Ga2化合物的XRD圖。剛熔化的Mg5Ga2樣品由Mg5Ga2和少量的Mg2Ga相組成。由于Mg5Ga2化合物無法在643K和5MPa H2壓力下完全氫化，因此本文中的Mg5Ga2化合物在663K和6MPa H2壓力下被氫化。這些結果表明，Mg5Ga2化合物的吸收解吸過程是可逆的。 鎂鎵合金的熱力學性質 圖3 在不同溫度(a)下測得的壓力-組成-等溫線(PCI)曲線以及Mg-Ga合金的相應的van't Hoff曲線(b) 為了研究Mg-Ga合金的熱力學性質，在不同溫度（598 K，623 K和648 K）下測量了PCI曲線，還繪制了Mg-Ga合金的van't Hoff圖。當溫度升高時，脫氫平穩(wěn)期壓力也增加，同時脫氫滯后顯著改善。根據(jù)PCI曲線，Mg-Ga合金可以吸收6.2 wt％的H2和釋放5.7 wt％的H2。由于樣品動力學性能差和測量間隔，在598 K處測得的曲線波動較大。 顯然，在脫氫過程中有兩個平臺。高平穩(wěn)區(qū)僅對應于0.2wt％的H2，而低平穩(wěn)區(qū)對應于5.2wt％的H2。Mg-Ga合金的整個脫氫過程需要兩個步驟。第一個脫氫步驟對應于Mg2Ga和MgH2之間的反應，隨后形成Mg5Ga2和釋放氫；低平臺的第二步對應于將MgH2分解為Mg，并隨后釋放大量H2。將Mg5Ga2引入鎂中顯著增加了脫氫平衡平臺壓力，因此顯然使脫氫過程不穩(wěn)定。該發(fā)現(xiàn)證明了通過適當?shù)暮辖鸹淖冩V的性質的可能性，并且提供了一種新的方法來實現(xiàn)對基于鎂的儲氫合金的熱力學性質的有效修改。 結論 Mg5Ga2化合物的（脫）加氫過程是可逆的。Mg-Ga氫化物的脫氫過程包括兩個步驟：第一步是Mg2Ga與MgH2反應形成Mg5Ga2并釋放H2。第二步是將MgH2分解為Mg和H2。第一步中的反應促進了整個脫氫過程，從而降低了脫氫焓。Mg-Ga合金的脫氫焓和活化能分別為68.7 kJ / mol H2和149kJ/mol。與77.1kJ/mol H2的純Mg焓相比，可以得出結論Mg-Ga合金具有更好的儲氫性能。 上述研究成果來自于： Phase transition and hydrogen storage properties of Mg–Ga alloy[J]. Journal of Alloys & Compounds, 2015, 642:180-184. |
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2樓2022-09-14 14:44:45
簡單回復
tzynew3樓
2022-09-14 14:53
回復
201214760216(金幣+1): 謝謝參與
io 發(fā)自小木蟲Android客戶端
假大空4樓
2022-09-14 16:52
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201214760216(金幣+1): 謝謝參與
頂
2022-09-14 17:07
回復
201214760216(金幣+1): 謝謝參與
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