镁基储氢材料具有储氢量大、价格低廉、比重轻等特点,但其存在氢化物热力学性质稳定、吸放氢温度高和动力学性能差等问题,限制了它的实际应用。本文在对国内外镁基储氢材料的研究进展进行综述的基础上,选择镁（或镁基合金）与其它金属氢化物的复合球磨改性为研究内容,采用机械球磨和真空熔炼等方法制备了不同配比的镁基储氢复合材料,研究了相关的相结构和吸放氢性能。
对Mg+10wt.%TiFe1-xCrx（x=0,0.05,0.3）复合体系的研究表明:在纯Mg中添加10wt.%TiFe1-xCrx（x=0-0.3）进行复合球磨,可以明显提高其吸放氢性能,其中含Cr复相合金具有较好的低温放氢动力学性能;在相同温度条件下,x=0.3的含Cr复相合金具有最佳的吸放氢性能,其在340℃时的吸氢容量为7.14wt.%、放氢容量为6.91wt.%。进一步对MgH2+x wt.t%TiFe0.7Cr0.3（x=5,10,15,20）复合体系的研究表明:经复合球磨改性后合金在180-220℃低温下表现出更好的的吸氢动力学优势,在180℃和3h内吸氢达到2.5wt.%以上;相结构分析表明,熔炼制备的TiFe0.7Cr0.3由多相组成,在与MgH2进行复合球磨后形成了纳米晶结构,对镁基材料的吸氢动力学性能起到改善作用。进一步对Mg+xwt.%TiCr1.8（x=5,10,15,20,30）复合体系的研究表明:与TiCr1.8（x=5-30）进行复合球磨可以进一步改善Mg的储氢性能,其中Mg+15wt.%TiCr1.8材料在180℃和7000s内的吸氢量达到4.02wt.%以上;分析表明,TiCr1.8在球磨过程中形成的许多缺陷,促使氢分子首先与合金发生反应,对镁的吸放氢过程起着催化作用,同时TiCr1.8本身具有较好的吸放氢动力学性能,从而较好地改善了镁基合金的储氢性能。
对氢气氛下球磨的Mg+x wt.%LaMg2Ni（x=5,10,20,30）复合体系的研究表明:球磨复合物比球磨纯Mg具有更好的吸放氢动力学性能,所有球磨复合物在120℃和1000s内均可吸氢达到3.0wt.%以上,其中Mg+10wt.%LaMg2Ni体系在120℃下具有更佳的综合储氢性能;XRD和SEM分析表明,添加LaMg2Ni复合球磨后使镁基体的比表面积明显增大,增加了氢与镁基合金的接触范围,同时合金中存在的更多相边界和微缺陷,也为MgH2的结合与分解提供了催化活性点。在此基础上,对综合性能最好的Mg+10wt.%LaMg2Ni材料通过加Nb球磨改性,进一步研究了Mg+10wt.%LaMg2Ni+x wt.%Nb（x=0,5,10,15）的结构与性能,结果表明:加Nb球磨后,体系中的单质Nb基本消失,已扩散到Mg/MgH2中形成了bcc和fcc新相;但加Nb球磨后体系的吸放氢性能有所下降,这是因为Nb对Mg的催化效应被淹没在LaMg2Ni对Mg的催化效应之中,同时加Nb所占的重量百分比也使原有储氢容量有一定的降低,如x=0和x=10的复合物之间在120-180℃下的吸氢容量有10%左右的差距。
对RE2Mg17Ni1+x（x=0,0.5,1.0,1.5）系熔铸合金的研究表明:所有合金首次吸氢即可完全活化,在120-180℃下500s内的吸氢量都达到2.8wt.%以上（最大吸氢量为3.2wt.%左右）;而在300℃时的可逆储氢量可达4.2wt.%左右,其中RE2Mg17Ni2.5具有更佳的放氢动力学性能。在此基础上,对比研究了铸态RE2Mg17Ni2.5合金和球磨制备的RE2Mg17Ni2.5+x wt.%Mg（x=0,20,40）复合物的储氢性能。结果表明:铸态RE2Mg17Ni2.5合金比球磨RE2Mg17Ni2.5具有更好的吸氢性能,而RE2Mg17Ni2.5+x wt.%Mg（x=20,40）球磨复合物的吸氢性能则优于铸态RE2Mg17Ni2.5合金,其中RE2Mg17Ni2.5+40 wt.%Mg复合物具有最好的高温（120-180℃）吸氢性能（最大吸氢量＞4.4 wt.%）,而RE2Mg17Ni2.5+20 wt.%Mg复合物具有更好的60℃吸氢性能和280-300℃放氢性能;通过XRD、SEM、EDS等分析表明,游离态的Mg包裹或附着在RE2Mg17、Mg12RE、Mg2Ni等合金相中,为复合体系提供了更多的相晶界和缺陷,同时多相合金构成的纳米晶颗粒具有自催化效应,对复合体系的氢化反应起到了催化作用。
