专栏名称: 研之成理
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华北电力大学段兴青/武英:超稳定双金属Mo2V2C3 MXene增强MgH2储氢性能的机理研究

研之成理  · 公众号  · 科研  · 2025-06-13 20:33

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2 + 10 wt% Mo 2 V 2 C 3 在3 MPa H 2 下的TPA曲线。不同温度下MgH 2 + 10 wt% Mo 2 V 2 C 3 在3 MPa H 2 下的放氢曲线(c)和吸氢曲线(d)。不同温度下MgH 2 + 10 wt% Mo 2 V 2 AlC 3 在3 MPa H 2 下的放氢曲线(e)和再吸氢曲线(f)。(g)MgH 2 + 10 wt% Mo 2 V 2 C 3 和MgH 2 + 10 wt% Mo 2 V 2 AlC 3 在25、30和100 ºC,3 MPa H 2 下的再吸氢曲线。(h)纯MgH 2 、MgH 2 + 10 wt% Mo 2 V 2 AlC 3 和MgH 2 + 10 wt% Mo 2 V 2 C 3 的储氢性能对比图。


MgH 2 + 10 wt% Mo 2 V 2 AlC 3 样品的初始放氢温度大幅降低至180 °C,在275 °C下达到完全放氢状态。MgH 2 + 10 wt% Mo 2 V 2 AlC 3 样品的初始脱氢温度(190 °C)仅略高于MgH 2 + 10 wt% Mo 2 V 2 C 3 样品。根据吸/放氢性能测试结果可知,Mo 2 V 2 AlC 3 MAX和Mo 2 V 2 C 3 MXene都能显著降低MgH2的放氢温度,其中Mo 2 V 2 C 3 MXene的降低效果尤为显著。总的来说,MgH 2 + 10 wt% Mo 2 V 2 C 3 样品在不牺牲最大储氢容量的情况下,放氢温度最低。


放氢活化能计算:图2. MgH 2 + 10 wt% Mo 2 V 2 C 3 、MgH 2 + 10 wt% Mo 2 V 2 AlC 3 和MgH 2 在不同温度下的恒温放氢动力学曲线(a, d, g)以及相应的JMA图(b, e, h)和Arrhenius图(c, f, i)。


根据Arrhenius和JMA方程计算出MgH 2 + 10 wt% Mo 2 V 2 C 3 和MgH 2 + 10 wt% Mo 2 V 2 AlC 3 样品的放氢活化能分别为87.7和98.1 kJ mol -1 H 2 ,比纯MgH 2 (118.0 kJ mol -1 H 2 )分别降低了30.3和19.9 kJ mol -1 H 2 。因此,与Mo 2 V 2 AlC 3 MAX相比,Mo 2 V 2 C 3 MXene能更有效地改善MgH 2 的放氢动力学性能。


循环性能:图3. MgH 2 + 10 wt% Mo 2 V 2 C 3 在第 1、10、20、30、40和50次循环下的吸氢动力学曲线(a)和放氢动力学曲线(b)。(c)MgH 2 + 10 wt% Mo 2 V 2 C 3 在300 ºC下50次连续吸/放氢循环的曲线。


循环能力是评估储氢材料性能不可或缺的关键参数。图4(a、b)显示了MgH 2 + 10 wt% Mo 2 V 2 C 3 样品在第1、10、20、30、40 和 50 次循环下的吸氢和放氢动力学曲线。可以看到,MgH 2 + 10 wt% Mo 2 V 2 C 3 样品在60 s内几乎完全吸氢、且吸/放氢速度随着循环次数的增加而加快。图4(c)展示了MgH 2 + 10 wt% Mo 2 V 2 C 3 样品的50次连续吸/放氢循环曲线。显然,MgH 2 + 10 wt% Mo 2 V 2 C 3







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