4.2.2 Mg2Ni+20wt.%REMg2Ni(RE=La、Pr和Nd)复合材料储氢动力学性能
图4-12给出了Mg2Ni+20wt.%REMg2Ni(RE=La、Pr和Nd)复合材料523K 下的等温吸/放氢曲线。从图4-12(a)中可以看出,添加REMg2Ni后,由于其氢化分解后所对应的稀土氢化物在复合材料吸/放氢过程中不参与反应而导致复合材料的最大吸氢量与Mg2Ni合金(3.60wt.%)相比均有所降低,其中Mg2Ni+20wt.%PrMg2Ni复合材料的最大吸氢量为3.46wt.%,加入NdMg2Ni的复合材料的最大吸氢量为3.49wt.%。与Mg2Ni+20wt.%LaMg2Ni(3.32wt.%)相比均有所提高。在图4-12(b)给出的复合材料在523K 等温放氢曲线中,发现复合材料的最大放氢容量与纯Mg2NiH4(0.49 wt.%)相比均有所提升,其中添加PrMg2Ni的复合材料在2h内的最大放氢容量达到0.66wt.%,其次为添加NdMg2Ni(0.59wt.%)和LaMg2Ni(0.56 wt.%)的复合材料。与纯Mg2NiH4 相比,复合材料的放氢速率也有明显改善,当样品放氢量达到0.4wt.%时,其所对应的时间分别为1590s(Mg2NiH4)、1290s(RE=La)、740s (RE=Pr)和955s (RE=Nd)。(https://www.daowen.com)
图4-12 Mg2Ni+20wt.%REMg2Ni(RE=La、Pr和Nb)复合材料在523K 时的等温吸/放氢曲线:(a) 等温吸氢; (b) 等温放氢
为了进一步分析Mg2Ni+20wt.%REMg2Ni(RE=La、Pr和Nd)复合材料在等温放氢过程中的氢扩散性能,采用Jander方程对复合材料523K 下的放氢曲线进行了三维扩散拟合,并将拟合曲线列于图4-13中。在复合材料中,随着RE 原子序数的增加,其氢扩散性能呈现先增高后降低的趋势,并且与纯Mg2NiH4 相比均有所改善。其中氢在Mg2Ni+20wt.%PrMg2Ni复合材料中的扩散性能表现出最为明显的提高,其次依此为添加LaMg2Ni和NdMg2Ni的复合材料。与纯Mg2NiH4 相比,氢在复合材料中扩散性能的改善是由于REMg2Ni分解产生的稀土氢化物存在于基体Mg2Ni及分解Mg2Ni之间,提供了丰富的H 扩散通道。此外,由于复合材料中稀土氢化物的分布差异,导致氢在复合材料中的扩散性能改善存在不同,其中Mg2Ni+20wt.%PrMg2Ni复合材料中PrH2.37 相的分布最为均匀,导致其H 扩散性能的改善最为明显。
图4-13 Mg2Ni+20wt.%REMg2Ni(RE=La、Pr和Nb)复合材料523K 下的放氢Jander拟合曲线
