Ti基催化剂改性Mg基储氢材料的研究进展

作者：王诗雯; 鲁杨帆; 丁朝; 李建波; 陈玉安; 谭军^*

来源：稀有金属, 2023, 47(12): 1642-1656.

DOI：10.13373/j.cnki.cjrm.XY23010010

• 催化剂
• 储氢
• 热力学
• 动力学

面对化石燃料的短缺和温室气体排放带来的环境污染等严峻问题，氢能被认为是最有前景的替代能源载体之一，H2的储存和运输是最为关键的环节之一。Mg基固态储氢材料作为高能量密度的储氢介质具有广阔的应用前景，具有储氢量大、资源丰富、可逆性好、绿色环保等优点，然而其稳定的热力学性能和缓慢的动力学性能阻碍了其广泛的商业化应用。综述了Ti基催化剂对Mg基储氢材料的改性作用及其催化机制，包括稀有金属Ti本身及其氢化物、卤化物、氧化物等，对改善吸/放氢动力学都有着积极作用。Ti可以在很大程度上克服H2分子解离的能垒，但由于形成的Ti-H键过强，使H原子的扩散难以进行。但从实验的结果来看Ti及其氢化物、卤化物和氧化物确实是优良的催化剂，这很有可能是TiHx,TiClx,TiFx等化合物中的阴离子(如H-,F-,Cl-等)的作用。而对于氧化钛，目前认为氧化物的电负性与放氢温度之间存在着一定的关系，但仍需进一步的实验与计算来解开其催化的神秘面纱。多价态的Ti基复合催化剂(TiH2,TiO2和TiCl3)作为Mg2+和H-之间电子转移的载体以及提供催化活性位点，从而提高MgH2吸/放氢的动力学性能。最后进行了总结，并对未来的研究方向进行了展望。

• 单位
  机械传动国家重点实验室; 重庆大学; 国家镁合金材料工程技术研究中心