石墨烯增强球磨态Mg_2.3Y_0.1Ni合金的储氢性能

【作者】 周东升； 郑春玲； 牛墉泰； 任慧平； 张羊换； 冯佃臣；

【机构】 内蒙古科技大学稀土产业学院； 白云鄂博多金属资源综合开发合作创新中心； 北京钢铁研究总院功能材料研究部；

【摘要】 通过机械球磨Mg_2.3Y_0.1Ni合金粉末和石墨烯制备出Mg_2.3Y_0.1Ni+x wt.%石墨烯（x=1, 3, 5, 7）复合储氢合金。实验结果表明,石墨烯倾向于分布在合金的边缘,增加了C-边界与Mg_2.3Y_0.1Ni合金接触所产生的相边界,为H₂的扩散提供了更多的通道,在提高复合合金的吸/放氢速率的同时降低了氢化物的热力学稳定性。其中添加7 wt.%的石墨烯,复合合金的孕育期完全消失。且在不同温度下复合3 wt.%的石墨烯的合金在2 min内都拥有最高的吸氢量,在10 min内拥有最高的放氢量。在573 K,2 min内的吸氢容量为3.251wt.%的H₂并达到最大吸氢量的90.21%,同时在10min内能够释放3.389wt.%的H₂并达到最大放氢量的99.04%。且复合3wt.%石墨烯的复合合金有最小的放氢活化能,生成焓变的绝对值由60.1k J/mol降低到54.8 kJ/mol,解吸焓变由73.4 kJ/mol降低到67.5 kJ/mol。这是因为石墨烯作为催化剂掺杂进合金体系后,降低了储氢合金的与氢的反应势垒,更大程度上破坏了Mg2Ni-H、Mg-H键的热力学稳定性。更多还原