摘要
研制高性能的储氢材料是发展氢能的技术关键。本文研究以无烟煤为原料，进行脱灰和碳化预处理，制备具有特定微晶结构的碳材料，然后配入金属，在氢气气氛中进行高能球磨反应，制得性能良好的储氢材料。 利用生产石墨的原理和方法，对无烟煤进行脱灰和碳化预处理，实验研究了碱熔酸洗法工艺条件对脱灰效果的影响，确定了较优脱灰条件，并分析了碳化过程中碳结构的变化。在较优工艺条件下，可将煤的灰分脱至0.05%，脱灰率高达99.3%。FTIR（傅立叶红外光谱）、XRD（粉末X射线衍射）和碘吸附测试表明，无烟煤经碳化后，N、S、O等杂原子减少，微观结构有序化，形成类似石墨的微晶结构，吸附性增强，可磨性增强。 用反应球磨法，在氢气气氛中对碳和所添加金属进行高能球磨，物料可快速储氢，制得储氢材料。用排水法，可方便、快速、准确地测定储氢材料加热时的放氢量，从而计算储氢量。原料配比、充氢压强、球磨时间、球磨机转速等参数都会影响材料的储氢量，实验结果表明，配料碳含量40%、氢气压强2MPa、球磨机转频45Hz、球磨时间2h条件下，所制储氢材料C40Mg50Al10的储氢量高达5.82wt%，可推算出其中碳的储氢量高于5.05wt%。 用TEM（透射电镜）、SAED（选区电子衍射）、XRD和DSC（差示扫描量热分析）对储氢材料C40Mg50Al10进行了结构表征和性能测试，结果表明，粉体颗粒20~40nm，粒度较均匀，分散性良好，初始放氢温度为227.4℃，比纯镁的初始放氢温度低60℃，其放氢峰温为303.4℃，放氢性能比纯镁大有改善。 最后，根据储氢材料的结构表征和性能测试结果，初步探讨了储氢机理，完善了碳微晶的生成、纳米化和化学储氢的理论，为进一步提高碳材料的储氢量并改善其储氢性能提供了依据。
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