【摘 要】
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本文采用机械合金化的方法制备高活性水解制氢用铝基复合材料,并优化其成分及机械合金化工艺参数,目的在于制备出产氢性能优良的水解制氢材料。本文采用XRD、SEM、EDS、XPS表征方法对铝基复合材料的物相组成、组织形貌、微观结构进行了分析。主要研究类容如下:(1)采用机械合金化的方法制备Al-Ga-In-SnCl2复合材料,优化其成分及机械合金化工艺参数,采用最优机械合金化工艺参数制备的Al-3%Ga
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本文采用机械合金化的方法制备高活性水解制氢用铝基复合材料,并优化其成分及机械合金化工艺参数,目的在于制备出产氢性能优良的水解制氢材料。本文采用XRD、SEM、EDS、XPS表征方法对铝基复合材料的物相组成、组织形貌、微观结构进行了分析。主要研究类容如下:(1)采用机械合金化的方法制备Al-Ga-In-SnCl2复合材料,优化其成分及机械合金化工艺参数,采用最优机械合金化工艺参数制备的Al-3%Ga-3%In-5%SnCl2复合材料表现出最佳的水解产氢性能,产氢量为1190mL,产氢率达到98.3%,最大产氢速率1110mL/(g·min)。不同SnCl2含量的Al-3%Ga-3%In-SnCl2复合材料水解制氢性能有差异,SnCl2的百分含量从0%逐渐增加到9%时,Al-3%Ga-3%In-SnCl2复合材料的产氢量先增大后减小,当SnCl2含量为5%时,产氢量达到极大值。初始反应温度越高,铝基复合材料水解活性越高,产氢速率越快,通过Arrhenius方程计 算 出 Al-3%Ga-3%In-5%SnCl2 复合 材料 的 活化 能 Ea=15.1 kJ/mol;Al-3%Ga-3%In-5%SnCl2复合材料在5%KCl溶液中水解反应速率大于在自来水和超纯水中的水解反应速率。增加球磨时间,Al-3%Ga-3%In-5%SnCl2复合材料颗粒逐渐出现团聚结块现象,导致水解产氢性能降低,得出球磨1h制备的Al-3%Ga-3%In-5%SnCl2复合材料水解制氢性能最佳,产氢量为1190mL;机械球磨转速的增加对Al-Ga-In-SnCl2复合材料的水解产氢性能有增益,因为转速越高,储存在粉末中的能量越高,从而使得复合材料粉末的水解活性越高。(2)采用机械合金化的方法制备一系列Al-In-SnCl2复合材料,并一一测试了这些Al-In-SnCl2复合材料水解产氢性能,其中,Al-2.5%In-7.5%SnCl2复合材料的水解性能最佳,最终产氢量为1040 mL,最大产氢速率为970 mL/(g·min),氢气转化率为82.6%。研究了初始反应温度对Al-2.5%In-7.5%SnCl2复合材料水解制氢性能的影响,初始反应温度越高,Al-2.5%In-7.5%SnCl2复合材料最大产氢速率越大,根据Arrhenius方程计算出Al-2.5%In-7.5%SnCl2复合材料的活化Ea=19.1 kJ/mol.
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