实验表明,兰州管线管用Al或Ca置换其中部分Mg,则吸放氢反应速率比Mg2Ni大40%以上;如用V,Cr,Mn,Fe,Co中的任一种元素置换Mg2Ni中的部分Ni,则氢化速率和分解速率也均比Mg2Ni高。另有报道,Zr元素的添加能有效降低Mg2Ni的吸放氢温度,并能有效提高合金的吸氢量,最大吸氢量达到4.91%。
在镁基储氢合金中加入某些单质金属元素、过渡族金属氧化物、过渡族金属氯化物、金属间化合物或碳材料等添加剂,利用机械合金化使这些添加物镶嵌在镁基合金颗粒表面,从而破坏其表面氧化层,是目前改善镁基储氢合金兰州管线管吸放氢性能的最好方法。(1)单质金属,有Pd,Ni,Fe,V,Ti,Mn,B等。例如,通过机械合金化制备的MgH2-V复合材料,在423K、1.0MPa氢压下100s内吸氢量达5.5%,在523K、0.015MPa压力下900s内放氢量达5.3%,具有很好的吸放氢动力学特性。(2)金属间化合物,有LaNi5,FeTi,Mg2Ni等。例如,采用反应球磨法制备的Mg-60%LaNi5镁基复合储氢兰州管线管具有较高的活性,在5.0MPa氢气压力和373～473K的条件下,1分钟内可完成饱和吸氢量的80%以上;553K时最大吸氢量为4.23%。(3)氧化物,有V2O5,TiO2,MnO2,Fe2O3等。例如,用机械合金化法在充氢球磨条件下制备的Mg-Ni-MnO2复合储氢兰州管线管,在300℃、0.1MPa压力条件下放氢动力学性能良好。(4)碳材料,有石墨、碳纳米管和煤等。碳材料比表面积大,成本低,且能在低温下储氢。例如,利用机械合金化方法,在0.5MPa氢气气氛下通过添加碳纳米管制备出Mg-3Ni-2MnO2-0.25CNTs镁基复合储氢材料。兰州管线管具有优异的储氢性能,储氢容量高达7.0%,吸氢反应可在100s内快速完成。
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