导读:本文包含了吸放氢热力学论文开题报告文献综述及选题提纲参考文献，主要关键词:储氢材料,动力学,镁,叁氧化二镧
吸放氢热力学论文文献综述
刘晓静,李辛元,蒋瑞乾,周仕学[1]（2019）在《镧对镁吸氢和放氢动力学及热力学性能的影响》一文中研究指出研究纳米La_2O_3对Mg颗粒的助磨作用以及吸氢和放氢的催化作用,对克服Mg吸氢和放氢动力学差的问题有重要意义。Mg粉中添加1.0%(摩尔分数)的La_2O_3于球磨后,XRD分析表明Mg晶粒尺寸为49.7 nm,而纯Mg球磨后的晶粒尺寸为51.6 nm,La_2O_3使球磨后Mg晶粒变得更小,这有利于提高Mg的吸氢和放氢速率。SEM结果表明,球磨后La_2O_3纳米晶粒与Mg晶粒紧密接触,呈镶嵌结构,这有利于La_2O_3对Mg吸氢和放氢发挥催化作用。吸氢和放氢动力学测试表明,添加La_2O_3使Mg吸氢和放氢速率加快,吸氢反应活化能降低49.8 kJ/mol,放氢反应活化能降低23.1kJ/mol,即显着地改善了Mg吸氢和放氢的动力学性能。P-C-T等温吸附平衡测试表明,添加La_2O_3球磨后Mg的吸氢活性更高,平衡氢压较低。DSC放氢分析表明,添加La_2O_3后MgH_2放氢温度有所降低。硬度比Mg大的La_2O_3纳米颗粒在球磨过程中起助磨作用,不与Mg反应;在加氢和放氢过程中La_2O_3起催化作用,不与H_2反应。(本文来源于《稀有金属材料与工程》期刊2019年07期）
刘美佳[2]（2019）在《基于碳纳米管改性镁基储氢材料的吸放氢动力学与热力学性能研究》一文中研究指出面向氢能领域中高密度安全储氢的重大需求,研发高容量储氢材料是当前储氢技术的重要核心内容,受到世界各国研究人员的广泛关注。在众多的储氢材料体系中,MgH2因其具有高储氢容量、低廉的价格、丰富的资源贮存和环境兼容性,被认为是最具有应用前景的储氢材料之一。但是,该体系储氢材料存在吸放氢温度高、动力学性能差和热力学稳定性高等问题,限制了其在氢能领域的实际应用。针对上述问题,本论文以轻金属镁基储氢材料为研究对象,对MgH2的可逆储氢性能采用了基于碳纳米管的催化掺杂和纳米限域改性,从而实现了Mg基纳米复合体系吸放氢热力学与动力学、循环稳定性能的显着提升,并结合先进的结构分析技术阐明了基于碳纳米管改性MgH2吸放氢性能的作用机理。首先,本文利用碳化前驱体ZIF-67的方法合成了碳纳米管原位负载Co纳米颗粒(Co@CNTs)催化剂,并通过球磨引入MgH2中。结果表明,Co@CNTs催化改性MgH2体系的吸放氢动力学得到显着改善,其在300℃下20 min内即可释放出6.48 wt.%的氢气,放氢活化能降至130.36 kJ/mol。在球磨过程中,碳纳米管被机械力撕裂为薄的碳絮并均匀包裹于MgH2的颗粒表面,不仅为氢原子提供更多的扩散通道,也能有效抑制颗粒的长大与团聚。MgH2表面高分散的Co纳米颗粒在吸放氢循环过程中发生Mg2Co/Mg2CoH5的可逆转变,降低了吸放氢的反应势垒,这是Co@CNTs催化改性MgH2吸放氢动力学性能的重要原因。其次,为了进一步改善碳纳米管基催化剂的催化效果,本文利用化学置换法在竹节状碳纳米管的表面负载Pd纳米颗粒,合成对MgH2吸放氢性能具有独特“双向催化”作用的双金属Co/Pd@BCNTs催化剂。测试结果表明,Co/Pd@BCNTs催化改性的MgH2具有优异的吸放氢动力学性能,其在275 ℃下10 min内的放氢量为6.34 wt.%,放氢活化能降低至76.66 kJ/mol;温度低至50 ℃时,可以在80 bar氢压下实现1000s内的吸氢量达到1.91 wt.%。首次提出Co/Pd@BCNTs“双向催化”改性机制:在吸氢过程中,Pd/Mg界面通过加速氢原子在其界面处的扩散提高吸氢动力学,尤其是低温吸氢性能,同时Mg2Co相对加速氢原子的扩散起到了一定的作用;在放氢过程中,Pd/Mg界面为氢原子的释放提供快速通道,同时Mg2CoH2向Mg2Co的相转变也降低了氢原子扩散所需克服能量。本文首次将具有高比表面积和高机械稳定性的竹节状碳纳米管作为载体,在其表面原位负载镁基储氢材料。尽管负载质量比高达76.8%,竹节状碳纳米管表面的MgH2的颗粒尺寸细小(15-20 nm)且分布均匀,并表现出优异的可逆储氢性能,其在275℃下1h内可以释放出5.70 wt.%的氢气,并能在250 ℃和80 bar氢压条件下快速完成5.79 wt.%的吸氢量。竹节状碳纳米管的分散作用同步改善了MgH2的动力学与热力学性能,其放氢活化能与焓值分别降低至为97.94 kJ/mol和68.92 kJ/mol。利用750 MPa高压处理,将MgH2@BCNTs复合体系的体积储氢密度从16.01 g/L显着提高至65.90 g/L,并且该体系能保持其原有的吸放氢动力学性能。这是因为竹节状碳纳米管内部的类富勒烯的间隔结构在受压过程中起到了支撑作用,使碳纳米管维持良好的负载效果,并有效防止碳纳米管在高压作用下发生结构坍塌。最后,本文进一步对竹节状碳纳米管表面进行氟化处理,提高MgH2@BCNTs复合体系的可逆储氢性能。当氟化程度较低时,碳纳米管表面为C-F半离子键、C-F共价键及-CF3全氟键。随着氟化程度的增加,C-F半离子键会消失,形成C-F共价键和-CF3全氟键。因C-F半离子键比共价键有更高的导电性,因此含有C-F半离子键的MgH2@FBCNTs具有更优异的吸放氢性能,其在275 ℃下30 min内的放氢量为5.36 wt.%,100 ℃下30 min内的吸氢量为3.48 wt.%。同时氟化处理改善了MgH2@FBCNTs的循环稳定性能,这是因为F元素具有较大的电负性,可提高碳纳米管表面氢气分子的解离或合成速率,并为MgH2的吸放氢反应提供更多活性位点,在循环过程中能有效抑制MgH2/Mg颗粒的长大与团聚。(本文来源于《浙江大学》期刊2019-04-24）
何晖,罗文华,寇化秦[3]（2017）在《改善ZrCo储氚合金抗歧化性能的研究综述:晶体结构、放氢热力学和歧化动力学》一文中研究指出ZrCo合金由于优异的储氢性能以及安全特性,已被国际热核实验堆(ITER)研发团队选取为用于氢同位素快速储存与供给的重点备选材料。然而,由吸/放氢循环过程中发生的氢致歧化效应导致的储氢性能严重衰减,成为了ZrCo合金推广应用于氢同位素快速储存与供给的最大障碍。因此,改善ZrCo合金的抗氢致歧化性能对其广泛应用于氢同位素快速储存与供给领域具有重要意义。本文介绍了ZrCo合金的储氢性能和氢致歧化特性,综述了元素替代(掺杂元素部分替代Zr或Co)改善ZrCo合金抗歧化性能的研究进展,并指出进一步改善ZrCo合金抗歧化性能的必要性及可能的发展方向。(本文来源于《材料导报》期刊2017年21期）
刘孟,朱宏志,苏永军,杨金水,丁晶晶[4]（2017）在《氚老化对海绵钯吸、放氕氘热力学性质的影响》一文中研究指出钯是氚处理工艺中的关键功能材料,氚衰变及其产生的氦会引起钯的贮氢性能下降。对室温下贮氚老化1.6年的海绵钯进行了预处理,采用变温法获得了老化钯吸、放氕和氘的PCT曲线,作为对比,同时给出了新鲜钯的实验结果。在此基础上,进行了氚老化钯吸、放氕和氘热力学性质分析。结果显示,氚老化会导致钯氢体系的α相右移、坪台压降低、坪台区变窄,且老化效应对钯氢体系的滞后效应、焓变及熵变产生影响。(本文来源于《稀有金属材料与工程》期刊2017年10期）
寇化秦,罗文华,唐涛,黄志勇,桑革[5]（2017）在《ZrCo-H体系非平衡温度-氢压相界及放氢、歧化反应热力学》一文中研究指出ZrCo合金不仅具有室温离解压低、吸氢速率快、储氢容量高、固氦性能好、放氢温度适中等优点,且不存在放射性和自燃等安全性问题,被认为是最有潜力的氚贮存材料,但是它的歧化问题一直是制约其大规模应用的主要障碍。尽管有关ZrCo歧化的研究目前已经取得显着进展,但仍达不到实际应用的要求。相关热力学研究表明,元素替代能够显着改善ZrCo抗歧化性能的原因是降低了吸/放氢反应的焓变,提高了合金的吸/放氢平衡氢压。那么,能否从热力学角度出发找出进一步改善ZrCo抗歧化性能或者避免ZrCo歧化的新途径?而这首先需要知道ZrCo-H体系所涉及的吸/放氢反应、歧化反应等的热力学参数。遗憾的是,ZrCo歧化反应的热力学焓变和熵变至今仍未成功获得。为了解决这一基础问题,本文从测试ZrCo-H体系温度-浓度-等氢压(TCI)曲线的思想出发,采用缓慢升温连续放氢的方法,建立了ZrCo-H体系发生放氢、歧化反应时的非热力学平衡的氢压(P)-温度(T)相界,并结合Van’tHoff方程,获得ZrCo-H体系放氢、歧化反应的热力学焓变和熵变。(本文来源于《第二届中国氚科学与技术学术交流会论文集》期刊2017-08-24）
杨敏建,陈燕芹,武声金,陈魁,陈权友[6]（2015）在《镁碳复合储氢材料70Mg30C的放氢热力学分析》一文中研究指出在氢气气氛下用反应球磨法制备了镁碳复合储氢材料70Mg30C,用透射电子显微镜(TEM)和选区电子衍射(SAED)观测了材料的微观形貌和晶态特征,用X射线衍射仪(XRD)分析了其物相组成,并通过材料放氢的p-c-T曲线得到的放氢平台压强以及Van’t Hoff方程计算了材料放氢的焓变和熵变。结果表明:材料的主相是MgH2,并混有少量的Fe和MgO;在一定范围内,延长球磨时间可使材料的粒径进一步减小,并可增加非晶纳米晶在材料中的含量,而且可降低材料的放氢平台压强和材料放氢时的焓变,从而降低材料的相结构稳定性,增强体系的解氢能力,最终改善材料的放氢性能;在300~380℃范围内,lnpH2与1/T基本呈线性关系,同时材料具有较长的放氢平台和较高的放氢量。(本文来源于《化工新型材料》期刊2015年11期）
高捷,张武寿,张建军[7]（2014）在《释钯吸放氢(氘)过程中电阻滞后现象的热力学解》一文中研究指出在Pd-H(D)系统中,常采用电阻法在线求取充氢(氘)率,即H(D)/Pd[1,2]。钯在吸放氢过程中的α+β两相区常表现出压力-浓度等温线的气压平台及随相变方向不同而压力不同的滞后现象。Sakamoto小组曾报道在Pd-H(D)系统的两相区中,由气相法得到的电阻随氢含量变化也存在滞后现象[3,4],即在α+β两相区,电阻-浓度函数(R vs.x)曲线在25到160°C也存在类似于等温线的滞后现象,下列左图为50°C下R/R0与x(=H/Pd)关系的实验结果[3]。但这类实验的问题在于其所测电阻和所测氢含量并非来自相同样品,电阻滞后可归因于两种样品在α°β相变时的气压不同,因为平台气压受样品大小、尺寸、吸放氢历史等多种因素的影响,在吸放氢过程中,由于氢气压-浓度(p-c)等温线在α+β两相中存在滞后现象,当测浓度的样品在气压平台区时浓度不断变化,但测电阻的样品仍在单相中,电阻保持恒定,因此出现电阻不随浓度变化的滞后现象。我们采用简化的理想模型来解释这种现象,即假设测电阻的样品和测浓度的样品的p-c等温线除相变压力不同外其他均同,浓度x与气压在α或β相中成正比,且α°β相变时平台压力是常数,相应的电阻-浓度关系如右下图中虚线所示,它们表现为一个线性函数且在两相中具有不同的斜率,图中可见电阻滞后现象。事实证明电阻滞后来源于两种样品具有不同的p-c等温线的平台压力(吸氢时电阻样品的相变压>浓度样品的相变压;脱氢时相反)。(本文来源于《第十七届全国化学热力学和热分析学术会议论文集》期刊2014-10-17）
程宏辉,杨艳能,楚鑫新,吕丽君,刘卫[8]（2014）在《MATLAB软件在合金吸放氢热力学参数计算中的应用》一文中研究指出本文介绍了通过态密度峰值寻找动态PCT曲线反应平台压的基本原理,结合MATLAB软件提供的功能函数和M语言自身特点,提出了一套针对常见静态PCT曲线自动获取反应平台压的方法,并在此基础上实现了合金吸放氢热力学参数的计算及最终PCT曲线和Van't Hoff曲线数据图的自动输出。研究结果表明:MATLAB软件功能强大,方便快捷,通过简单的M语言编程和软件操作可以完成合金吸放氢热力学参数测试分析涉及的数据处理工作。(本文来源于《计算机与应用化学》期刊2014年02期）
黄刚,龙兴贵,梁建华,杨本福,刘文科[9]（2010）在《铀吸、放氘/氚的热力学同位素效应》一文中研究指出实验测定了铀吸收氘和氚单质气体的p-c-T曲线及解吸氘和氚气体的p-t曲线,获得了不同温度下吸气和解吸的平衡压,根据范德荷夫方程得到了铀吸收和解吸氘、氚的热力学参数ΔHΘ和ΔSΘ。数据显示,铀吸收氘和氚气体时,在相同温度相同原子比下,吸氘的平衡压比吸氚的平衡压低,解吸氘的平衡压也比解吸氚的平衡压低,且存在明显的滞后效应。从反应的焓变和熵变来看,铀吸、放氘/氚气体时存在较小的热力学同位素效应。(本文来源于《第六届(2010年)北京核学会核技术应用学术交流会论文集》期刊2010-10-17）
黄林军,王彦欣,唐建国,吴东昌,王瑶[10]（2010）在《镁基非晶电极合金充放氢过程中的组织结构演变及其热力学计算》一文中研究指出采用熔体快淬法制备了(Mg70.6Ni29.4)90Nd10的非晶贮氢合金带,用X射线衍射仪和高分辨电镜对该合金在充放电循环过程中的组织结构演变进行了动态跟踪。结果表明:非晶(Mg70.6Ni29.4)90Nd10贮氢合金在充放电循环过程中经过4个循环以后开始晶化,首先生成平均颗粒尺寸为5 nm左右的NdMg2Ni9相,经过6个循环以后开始出现Mg2Ni相,到第20个循环后,生成了稳定的Mg2Ni,α-Mg和Nd2H5相。这表明初生相NdMg2Ni9在充放电循环过程中逐渐转化为Mg2Ni,α-Mg和Nd2H5相。经过热力学计算进一步验证表明,非晶(Mg70.6Ni29.4)90Nd10合金在晶化过程中首先形成NdMg2Ni9相,因为它的自由能(ΔG=-15.2789 kJ.mol-1,T=300 K)与Mg-Ni相(ΔG=-8.2694 kJ.mol-1,T=300 K)和Mg-Nd相(ΔG=-13.29503 kJ.mol-1,T=300 K)相比是最低的。(本文来源于《中国稀土学报》期刊2010年05期）
吸放氢热力学论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
面向氢能领域中高密度安全储氢的重大需求,研发高容量储氢材料是当前储氢技术的重要核心内容,受到世界各国研究人员的广泛关注。在众多的储氢材料体系中,MgH2因其具有高储氢容量、低廉的价格、丰富的资源贮存和环境兼容性,被认为是最具有应用前景的储氢材料之一。但是,该体系储氢材料存在吸放氢温度高、动力学性能差和热力学稳定性高等问题,限制了其在氢能领域的实际应用。针对上述问题,本论文以轻金属镁基储氢材料为研究对象,对MgH2的可逆储氢性能采用了基于碳纳米管的催化掺杂和纳米限域改性,从而实现了Mg基纳米复合体系吸放氢热力学与动力学、循环稳定性能的显着提升,并结合先进的结构分析技术阐明了基于碳纳米管改性MgH2吸放氢性能的作用机理。首先,本文利用碳化前驱体ZIF-67的方法合成了碳纳米管原位负载Co纳米颗粒(Co@CNTs)催化剂,并通过球磨引入MgH2中。结果表明,Co@CNTs催化改性MgH2体系的吸放氢动力学得到显着改善,其在300℃下20 min内即可释放出6.48 wt.%的氢气,放氢活化能降至130.36 kJ/mol。在球磨过程中,碳纳米管被机械力撕裂为薄的碳絮并均匀包裹于MgH2的颗粒表面,不仅为氢原子提供更多的扩散通道,也能有效抑制颗粒的长大与团聚。MgH2表面高分散的Co纳米颗粒在吸放氢循环过程中发生Mg2Co/Mg2CoH5的可逆转变,降低了吸放氢的反应势垒,这是Co@CNTs催化改性MgH2吸放氢动力学性能的重要原因。其次,为了进一步改善碳纳米管基催化剂的催化效果,本文利用化学置换法在竹节状碳纳米管的表面负载Pd纳米颗粒,合成对MgH2吸放氢性能具有独特“双向催化”作用的双金属Co/Pd@BCNTs催化剂。测试结果表明,Co/Pd@BCNTs催化改性的MgH2具有优异的吸放氢动力学性能,其在275 ℃下10 min内的放氢量为6.34 wt.%,放氢活化能降低至76.66 kJ/mol;温度低至50 ℃时,可以在80 bar氢压下实现1000s内的吸氢量达到1.91 wt.%。首次提出Co/Pd@BCNTs“双向催化”改性机制:在吸氢过程中,Pd/Mg界面通过加速氢原子在其界面处的扩散提高吸氢动力学,尤其是低温吸氢性能,同时Mg2Co相对加速氢原子的扩散起到了一定的作用;在放氢过程中,Pd/Mg界面为氢原子的释放提供快速通道,同时Mg2CoH2向Mg2Co的相转变也降低了氢原子扩散所需克服能量。本文首次将具有高比表面积和高机械稳定性的竹节状碳纳米管作为载体,在其表面原位负载镁基储氢材料。尽管负载质量比高达76.8%,竹节状碳纳米管表面的MgH2的颗粒尺寸细小(15-20 nm)且分布均匀,并表现出优异的可逆储氢性能,其在275℃下1h内可以释放出5.70 wt.%的氢气,并能在250 ℃和80 bar氢压条件下快速完成5.79 wt.%的吸氢量。竹节状碳纳米管的分散作用同步改善了MgH2的动力学与热力学性能,其放氢活化能与焓值分别降低至为97.94 kJ/mol和68.92 kJ/mol。利用750 MPa高压处理,将MgH2@BCNTs复合体系的体积储氢密度从16.01 g/L显着提高至65.90 g/L,并且该体系能保持其原有的吸放氢动力学性能。这是因为竹节状碳纳米管内部的类富勒烯的间隔结构在受压过程中起到了支撑作用,使碳纳米管维持良好的负载效果,并有效防止碳纳米管在高压作用下发生结构坍塌。最后,本文进一步对竹节状碳纳米管表面进行氟化处理,提高MgH2@BCNTs复合体系的可逆储氢性能。当氟化程度较低时,碳纳米管表面为C-F半离子键、C-F共价键及-CF3全氟键。随着氟化程度的增加,C-F半离子键会消失,形成C-F共价键和-CF3全氟键。因C-F半离子键比共价键有更高的导电性,因此含有C-F半离子键的MgH2@FBCNTs具有更优异的吸放氢性能,其在275 ℃下30 min内的放氢量为5.36 wt.%,100 ℃下30 min内的吸氢量为3.48 wt.%。同时氟化处理改善了MgH2@FBCNTs的循环稳定性能,这是因为F元素具有较大的电负性,可提高碳纳米管表面氢气分子的解离或合成速率,并为MgH2的吸放氢反应提供更多活性位点,在循环过程中能有效抑制MgH2/Mg颗粒的长大与团聚。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
吸放氢热力学论文参考文献
[1].刘晓静,李辛元,蒋瑞乾,周仕学.镧对镁吸氢和放氢动力学及热力学性能的影响[J].稀有金属材料与工程.2019
[2].刘美佳.基于碳纳米管改性镁基储氢材料的吸放氢动力学与热力学性能研究[D].浙江大学.2019
[3].何晖,罗文华,寇化秦.改善ZrCo储氚合金抗歧化性能的研究综述:晶体结构、放氢热力学和歧化动力学[J].材料导报.2017
[4].刘孟,朱宏志,苏永军,杨金水,丁晶晶.氚老化对海绵钯吸、放氕氘热力学性质的影响[J].稀有金属材料与工程.2017
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[6].杨敏建,陈燕芹,武声金,陈魁,陈权友.镁碳复合储氢材料70Mg30C的放氢热力学分析[J].化工新型材料.2015
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[8].程宏辉,杨艳能,楚鑫新,吕丽君,刘卫.MATLAB软件在合金吸放氢热力学参数计算中的应用[J].计算机与应用化学.2014
[9].黄刚,龙兴贵,梁建华,杨本福,刘文科.铀吸、放氘/氚的热力学同位素效应[C].第六届(2010年)北京核学会核技术应用学术交流会论文集.2010
[10].黄林军,王彦欣,唐建国,吴东昌,王瑶.镁基非晶电极合金充放氢过程中的组织结构演变及其热力学计算[J].中国稀土学报.2010