LiBH4/稀土-镁合金复合储氢材料的可逆储氢特性及机理研究

LiBH4含氢量高达18.4wt%，具有可逆储氢性能，是一种潜在的储氢材料。如何降低其稳定性, 改善其可逆储氢性能是近年的研究热点之一。本项目拟通过把LiBH4与稀土-镁合金这两种具有高储氢量的材料复合，有效地降低LiBH4的可逆储氢条件，得到可逆储氢量大、吸放氢条件温和、动力学性能良好的新储氢体系。并通过催化剂的添加、纳米结构的形成和调整，进一步有效改善体系的吸放氢动力学性能。在此基础上，通过多种微观成分和结构分析，探索MgH2，CeH2以及稀土-镁合金氢化物与LiBH4复合后其可逆储氢反应的中间产物和反应途径，揭示有效降低LiBH4可逆储氢条件的原理和机制，为进一步改善LiBH4的可逆储氢性能提供理论指导和探索途径。

在基金实施过程中，我们针对项目计划书的研究内容，围绕（1）2LiBH4+MgH2复合氢化物和（2）稀土元素及化合物对2LiBH4+MgH2储氢性能的影响这两个中心内容进行了研究。通过上述研究，得出以下主要结论：.(1)通过LiBH4复合储氢材料，包括LiBH4与多种卤化物如Fe, Co, Ni的氯化物，稀土元素的卤化物，CaF2等，以及LiBH4与氢化物MgH2及CaH2等的深入研究，我们发现，LiBH4的稳定性及放氢温度能通过上述添加物得到有效降低。.(2)LiBH4复合储氢材料的放氢反应是否能形成金属硼化物，以及金属硼化物的特性对其可逆储氢性能起着关键的作用。从本项目的研究结果来看，MgB2的形成对吸氢反应十分有利，但其生成受制于困难的形核生长机制。CaB6的生成较MgB2容易，不受氢背压的限制，但其对吸氢反应的促进作用较MgB2弱。.(3)MgB2的形成是典型的形核生长过程，催化添加剂如稀土化合物、CuCl2等能有效促进MgB2的形核条件，从而提高2LiBH4+MgH2的放氢动力学性能，并改善循环稳定性。但这些添加物并没有改变MgB2对氢背压的依赖关系。不过，MgB2在2NaBH4+MgH2中的形成并不依赖于氢背压。.(4)LaB6，CeB6的生成也强烈地依赖于氢背压，目前仅发现CaB6的生成不依赖于氢背压。.(5)MgB2，LaB6，CeB6，CaB6等表现出不同的生成条件和生长动力学，但目前还没有找出其背后的规律和机制，用硼化物的晶体结构等单一因素还无法说明种种不同的现象。. 总之，在基金的资助下，通过三年的深入研究，我们已达成了预期研究目标，很好地解决了申请书中提出的拟解决关键科学问题。. 期间已在国际重要学术刊物上发表SCI论文14篇，已获得国家发明专利4项。