Graphene与Ni单独/复合掺杂对MgH₂释氢性能的影响及机理

孙立芹¹，张健^1,2,3，周益春¹

1. 湘潭大学低维材料及其应用技术教育部重点实验室2. 长沙理工大学能源高效清洁利用湖南省高校重点实验室3. 长沙理工大学工程车辆轻量化与可靠性湖南省高校重点实验室

摘 要：采用高能球磨技术制备了MgH₂、MgH₂-Graphene、MgH₂-Ni、MgH₂-Graphene-Ni几种不同储氢体系,采用XRD、SEM、DSC等检测手段表征了不同体系的物相组成、微观形貌及释氢性能,系统研究了Graphene与Ni单独、复合掺杂对MgH₂释氢性能的影响及机理。结果表明:Graphene单独掺杂致使MgH₂体系初始释氢温度降低了近33℃,其原因在于球磨过程中Graphene对MgH₂颗粒起到结构限域作用,使其颗粒细化且尺寸均匀。Ni单独掺杂致使MgH₂体系初始释氢温度大幅度降低,降低了136℃,其原因在于部分Ni原子固溶进MgH₂基体,导致其晶格变形、结构稳定性降低。而Graphene与Ni复合掺杂时,其掺杂顺序对MgH₂体系释氢性能具有显著影响:当Graphene与Ni同时掺杂时,由于Graphene对MgH₂颗粒的包覆缓冲作用,致使Ni原子难以固溶进MgH₂基体,体系初始释氢温度并未降低;而先掺杂Ni、后掺杂Graphene时,则很好地实现了Ni原子固溶与Graphene结构限域的双重效应,使得MgH₂体系的初始释氢温度进一步降低,降低了175℃。

关键词：MgH₂;Graphene;Ni;掺杂;释氢性能;