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《鎂基儲氫材料顆粒尺寸對吸放氫動力學性能的影響new》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在教育資源-天天文庫。
1、第34卷第7期稀有金屬材料與工程Vol.34,No.72005年7月RAREMETALMATERIALSANDENGINEERINGJuly2005鎂基儲氫材料顆粒尺寸對吸放氫動力學性能的影響1121房文斌，張文叢，于振興，王爾德(1.哈爾濱工業(yè)大學復合材料研究所，黑龍江哈爾濱150001)(2.清華大學，北京100084)摘要：通過吸放氫動力學方程，計算了顆粒大小對鎂-鎳-氧化物儲氫材料吸放氫動力學過程的影響。計算結果表明：不同顆粒直徑的鎂-鎳-氧化物儲氫材料的吸放氫反應速度差別較大；顆粒越小，其吸放氫動力學性能越優(yōu)異。關鍵詞：儲氫材料；顆粒尺寸；吸放氫動力學中圖法分類號：TG139文獻標
2、識碼：A文章編號：1002-185X(2005)07-1017-04R1－顆粒的直徑(m)；1引言T－溫度（K）；金屬儲氫材料作為一種存儲氫氣的安全有效的手rc－內核半徑（m）；[1~5]段，越來越受到人們的重視。儲氫材料的儲氫容量Kf－吸氫總反應速率常數(shù)；以及吸放氫動力學性能是制約其大規(guī)模儲氫應用的重R－理想氣體常數(shù)；要因素。近年來，有許多學者根據(jù)各自的實驗結果，PH－氫氣壓力（Pa）；2[6]3建立了不同的吸放氫動力學方程，一些方程的獲得ρMg－金屬鎂摩爾密度（mol/m）[7]都是通過阿累尼烏斯方程以及縮核模型建立起來的，恒溫放氫動力學簡化方程(放氫過程的壓力為另外一些則是利用John
3、son-Mehl-Avrami相變動力學方0.1MPa)：[7,8]程建立的，但是，對于鎂-鎳-氧化物儲氫材料的動2ρMgRrc2rc3力學儲氫材料顆粒大小對其吸放氫動力學性能的規(guī)律t=[1?3()+2()]（2）KRRf的研究較少。隨著機械合金化工藝的發(fā)展，可以較容1易地制備納米晶復合儲氫材料，并且，顆粒材料的尺Kf－放氫總反應速率常數(shù)，其余各參數(shù)與方程1寸也已經(jīng)進入納米級，因此，顆粒大小成為影響儲氫（1）相同。[9~11]材料的吸放氫動力學性能的關鍵因素之一。圖1是鎂基儲氫材料吸氫過程的殼層縮核模型，圖2是鎂基儲氫材料放氫過程的殼層縮核模型。2吸放氫動力學方程及參數(shù)ABCD本實驗是在文獻
4、[12]提出的殼層-縮核反應機制基礎之上建立的吸放氫動力學方程，并按照多孔介質“容[13]積平均”的原則，即認為儲氫材料顆粒在同一條件下大小均勻，計算了顆粒尺寸大小對鎂-鎳-氧化物儲氫材料吸放氫動力學性能的影響。圖1鎂基材料吸氫的殼層縮核模型吸氫動力學方程：Fig.1ShellshrinkingcoremodelofMg-basedhydrogenabsorbedmaterials:(A)Mg-basedhydrogenstorage2RTπρMgR1rc2rc3t=[1?3()+2()]（1）material,(B)absorbedhydrogenresultantMgH2,KPRRfH2
5、(C)unreactedinnercoreMg,and(D)reacted其中：t－反應時間；resultantMgH2收到初稿日期：2003-11-27；收到修改稿日期：2004-03-06基金項目：黑龍江省科技攻關重點項目資助(2003-37)作者簡介：房文斌，男，1963年生，博士后，哈爾濱工業(yè)大學材料科學與工程學院，黑龍江哈爾濱150001，電話：0451-86418613·1018·稀有金屬材料與工程34卷ABCD線。在放氫過程中，粒度對放氫過程的影響與吸氫過程相同，當材料的粒徑比較小的時候，材料表現(xiàn)出了優(yōu)良的放氫性能，當粒徑比較大的時候，吸氫的動力學性能表現(xiàn)很差。當材料的粒徑為1
6、.0μm，溫度為300℃時，放氫過程可以在接近300s的時間內完成；圖2鎂基材料放氫過程的殼層縮核模型同樣溫度下，當粒徑為2.0μm時，完成放氫過程需要Fig.2ShellshrinkingcoremodelofMg-baseddesorbed近1250s才能完成。hydrogenmaterials:(A)hydrogenundesorbedMgH2,88(B)productMgofdesorbedhydrogenMgH2,/%7123752(C)unreactedinnercoreMgH2,(D)productof6641-0.1μm4-2.0μmhydrogendesorbedMg552
7、-0.5μm5-4.0μm443-1.0μm33223理論計算11MassPercentageofH3.1理論計算參數(shù)0001002003000150030004500吸氫過程理論計算是在2MPa，200℃的條件下進DesorptionTime/sDesorptionTime/s-16行的，Kf為3.50×10；放氫過程理論計算是在一個標準大氣壓(0.1MPa)，300℃的條件下進行的，Kf1為1.023圖4
