溫度及壓力對氫化鎂-鋁氫化鋰混合粉體吸/放氫行為之影響研究

Translated title of the thesis: Effects of Temperature and Pressure on De-/Re-hydrogenation Behavior of Lithium Alanate mixed with Magnesium Hydride
  • 林 怡君

Student thesis: Master's Thesis

Abstract

本研究使用氫化鎂與鋁氫化鋰做為研究的混合金屬氫化物材料,然而先前實驗室研究成果中利用臨場同步X光繞射已經了解混合粉體放氫的機制,其中氫化鎂為可逆性材料,因此本研究著重在複合金屬氫化物的吸氫行為。實驗以機械球磨法均勻混合MgH2與LiAlH4,利用高壓熱重分析儀(HPTGA)測定混合粉體吸氫性質,並藉由臨場同步X光繞射技術(In-situ synchrotron XRD)探討混合粉體在吸氫過程中反應現象。 使用臨場同步X光繞射分析的結果可知,MgH2與LiAlH4混合粉體確實有可逆吸氫的行為發生,且吸氫的條件與環境溫度有關,當溫度上升到400 oC才有反應反生,因此以此溫度作為充氫時的環境溫度。結果顯示,溫度維持在400 oC下持續升壓,使壓力到達3 1MPa可使4MgH2-1LiAlH4有3 wt%的吸氫量,且在0 17 MPa ~1 38 MPa的壓力區間有較快的吸氫速率為0 065 wt%/min,之後則以0 0072 wt%/min進行吸氫。為了了解不同莫耳比的混合粉體在吸氫過程中的反應機構,將壓力升至0 7、1 4、2 4 MPa之X光繞射分析圖可得知,在MgH2-1LiAlH4 莫耳比(1:1) 的吸氫行為發生在0 7 MPa ~ 1 4 MPa之間,由Mg17Al12與Mg2Al3進行吸氫反應;莫耳比(2:1) 吸氫行為發生在0 7 MPa之前,由Mg、Li0 92Mg4 08、Mg17Al12先行吸氫生成MgH2,以及部份的Mg17Al12吸氫生成Mg2Al3,當壓力持續上升到1 4 MPa則由Mg2Al3進行吸氫反應;莫耳比(4:1) 同樣在0 7 MPa之前即有產物Mg、Li0 92Mg4 08進行吸氫產生氫化鎂,但其產生MgH2量較少,而在繼續升壓的過程中則由Mg17Al12進行吸氫反應,且從圖上可知,主要吸氫生成MgH2的化合物為Mg17Al12。 在吸氫速率較快的壓力區間取1 03 MPa作為恆壓壓力並恆壓一小時及兩小時,結果顯示4MgH2-1LiAlH4混合粉體未能到達實驗所測得的最大吸氫量3 wt%,且與4MgH2-1LiAlH4混合粉體直接升壓至3 1 MPa的曲線比較下,相同吸氫量所要花費的時間也較長,進一步取1 72 MPa恆壓一小時,有較快吸氫速率區間出現,可到達2 9 wt%的吸氫量,因此可再將低恆壓壓力,取臨界壓力1 38 MPa恆壓一小時,可達到3 wt%吸氫量。結果顯示選擇臨界壓力1 38 MPa並恆壓一小時可以有較好的吸氫效率。 進一步做4MgH2-1LiAlH4三次循環放氫/吸氫的測試。在第一次循環放氫/吸氫中,LiAlH4的起始放氫溫度為175 oC而MgH2的起放氫溫度為310 oC,吸氫量可到達3 wt%。第二次循環放氫/吸氫的結果顯示,MgH2的起始放氫溫度相較於第一次循環放氫時的MgH2的起始放氫溫度高,在385 oC開始釋氫,顯示LiAlH4有催化MgH2的效果使之起始放氫溫度提前,然而第二次循環放氫/吸氫的總吸氫量降低,然而卻有100 %的吸氫程度,顯示可逆效果佳,而第三次循環測試總吸量再度降低,吸氫程度也下降10 %,但仍然有不錯的可逆反應發生。
Date of Award2017 Aug 18
Original languageChinese
SupervisorWen-Ta Tsai (Supervisor)

Cite this

'