储氢材料[3]按氢的结合方式可分为化学键合储氢和物理吸附储氢等两大类,例如储氢合 金、配位氢化物、碳纳米管、纳米储氢材料等。从各储氢材料的性能衡量标准分析,高热值 的金属储氢材料(包括金属氢化物和合金储氢材料)是火炸药燃料组分发展的重点。常见的 金属储氢材料有镁系、稀土系、Laves 相系、钛系、金属配位氢化物等几类。目前镁系储氢材 料以其储氢量高(镁的理论储氢质量分数为 7。6%)、成本较低、资源丰富等优点成为研究的 重点方向[4-5]。77090
镁镍合金[6-7]是一种最主要的镁系储氢材料。美国 Brookhaven 国家实验室使用高温熔炼 法首先研制出了一种优点突出的镁镍合金 Mg2Ni,其储氢质量分数可达 3。8%,且密度小、解 吸等温线平坦、滞后小,但该材料仍存在一定缺点。Dehouche[8-9]等人详细研究了 Mg2Ni 储氢 材料的长期充放氢过程中的温度,对该合金共进行了 2700 次循环充放氢实验,吸氢温度为 250℃,放氢温度为 300℃。陈玉安等[10]采用了一种略微区别于 Brookhaven 实验室的方法, 感应熔炼法。此方法制备出的 Mg2Ni 合金可经过三次吸放氢循环后活化,在 300℃情况下, 其储氢含量高达 2。666wt%,是其理论值的 74%。论文网
在储氢合金的制备方面,机械合金化法具有独特的优点,因此得到了广泛的应用。赵强 等[11]利用机械合金化法制备出(Mg+Mg2Ni)+TiO2 合金,并分析研究合金储氢性能与 TiO2 含量 的关系,结果显示 TiO2 达到 10 wt%,温度为 573K 时,合金储氢量可达 5。84 wt%。
除熔炼法、机械合金化法外,氢化燃烧合成法(HCS)[12]在镁镍合金制备上同样倍受关 注,该方法具有反应迅速、节省能源、方便快捷、设备简单、产物活性高等优点,同时其产 物无需激活储氢量便可达 3。6 wt%。
本次试验使用 Mg(BH4)2 作为混合炸药金属氢化物添加剂,Mg(BH4)2 是一种新型配位储氢材料,其质量储氢密度为 14。8wt。%,体积储氢密度为 112g/L,相比于 LiBH4 其分热解温 度更低。一般认为它存在两种晶相,温度低于 180℃时为六方晶系,温度超过 180℃时,其晶 体结构结构转变成正交晶系。