文 献 综 述

摘要

我们对镁基材料的历史和研究现状进行了说明。同时简要说明了提升镁基材料电化学性能的手段。通过球磨，元素取代等方法可以不同程度的改善镁基储氢合金的电化学性能，包括循环放电性能和电化学催化活性及电极寿命。

关键词：镁基材料 储氢 电化学

Abstract： The history and research status of magnesium-based materials are described. At the same time, the means of improving the electrochemical properties of Mg-based materials are briefly described. The electrochemical performance of Mg - based hydrogen storage alloys can be improved by ball milling, element substitution and other methods, including cyclic discharge performance, electrochemical catalytic activity and electrode life.

Key words: Mg - based materials, Hydrogen storage, Electrochemistry

一．镁基储氢材料研究历史概况

早期，由于纯镁吸氢和放氢速率都很慢, 而且放氢温度高, 因此人们很少用纯镁来存储氢气，而是通过合金化或制成复合材料的办法来改善镁的充放氢性能。这样镁基储氢材料可以分为镁基合金体系和镁基复合材料体系两大类。Reilly 和 Wisw all首先以镁和镍混合熔炼而成了合金。在2MPa、300℃下能与氢反应生成，此后揭开了大规模研究镁基储氢材料的序幕。初期的材料制备主要通过熔炼方法获得镁基合金。许多学者在合金中添加第三种元素，典型的元素有铜、锌、铬、锰、钴、镍、锆、钒以及镧系元素等,这些元素的加入在一定程度上改善了的充放氢性能。至今,围绕合金体系而展开的研究工作仍在继续。进入20世纪70年代后, 许多研究者对不含镍的镁基储氢材料作了大量的研究工作，研究范围几乎涉及到全部的金属元素和少量非金属元素。20世纪90年代以后, 随着机械合金化手段的提高 , 对于镁基储氢材料的研究取得了长足的发展 , 特别是近几年, 对大容量镁基储氢复合材料的研究非常活跃。根据复合材料的性质可把镁基储氢复合材料分成两类 :一类是化合物与镁基材料的复合 ;另一类是单质合金元素与镁基材料的复合。从储氢材料的研究开始至今 , 已被研究过的镁基储氢材料种类据不完全统计已近1 000多种 , 由于合金元素组成不同 ,以及制备的方法不同 ,使得各种镁基储氢材料的吸放氢性能和储氢最大容量差别较大。

二．镁基储氢材料电化学性能应用研究现状

目前对镁基储氢材料电化学性能展开了一系列的研究工作，对于镁基储氢材料的电极应用来讲，主要的障碍是镁及合金在碱性溶液中易被腐蚀，因此，现在研究的重点是如何防腐以及提高循环寿命。如上所述，对于镁基储氢电极材料的开发可以这几个方面着手 :1)元素取代是一种有效的方法;2)同时对镁基材料表面的包覆也是有效的手段之一;3)另外，采用机械合金化方法和低温热处理法相结合, 也在一定程度上提高了抗腐蚀能力;4)寻找新的适合镁基储氢材料的电解液配方。镁基储氢合金以其高容量、低成本的优点而受到全世界的瞩目，其应用研究已经取得了一些阶段性成果，但是还存在一定的缺点而限制其实用。因此，进一步降低镁基储氢合金的吸放氢温度和提高吸放氢的动力学性质，以及解决其在碱溶液中易腐蚀、衰减快、寿命短的问题，是使其达到实用化的关键。镁基储氢材料在制备上将趋于把现有的几种制备方法结合起来，然后再通过各种改性方法来优化镁基储氢合金的综合性能，这些需要各国研究学者做进一步的深入研究和探讨【1】。具有独特的超晶格结构的LaMMnNi基合金由于其高放电容量，能量密度和倍率能力而成为用于Ni / MH电池的最有希望的负电极材料之一【20】。