纳米多孔镁的三维空间表征及其制氢性能研究

　　传统的制氢方法包括化石燃料制氢、水解制氢、生物制氢等。最近，一种新的制氢方法—即制即用法，受到了人们的关注。北京科技大学新金属材料国家重点实验室的宋西平教授课题组，制备出一种可以与盐水实现快速制氢反应的纳米多孔镁材料。 

　　纳米多孔镁由金属镁骨架及孔隙所组成。如何表征其内部的结构及孔隙的空间分布是一个挑战。同步辐射的纳米成像技术可以有效的解决这个问题。 

　　图1同步辐射纳米成像技术对纳米多孔镁的三维空间结构表征：（a1）块状纳米多孔镁的孔隙和实体的图像；（a2）块状纳米多孔镁的孔隙图像；（a3）块状纳米多孔镁的孔径统计分布。（b1）蜂窝状纳米多孔镁的孔隙和实体的图像；（b2）蜂窝状纳米多孔镁的孔隙图像；（b3）蜂窝状纳米多孔镁的孔径统计分布。 

　　利用北京同步辐射装置（BSRF）4W1A-X射线成像实验站的同步辐射纳米成像技术对纳米多孔镁的内部空间结构进行了表征。结果如图1所示，该种纳米多孔镁材料的内部具有大量的纳米孔隙，其纳米孔的直径约为300nm，孔隙率可达72%。 

　　纳米多孔镁材料显示出独特的电化学特征，经测试其电极电位相比其他金属镁更负（如图2所示）。同时，该种纳米多孔镁相比其他镁材料具有更好的制氢性能，如图3所示，在50℃时，其制氢速度可达311ml/g/min，是目前制氢速度最快的材料之一。相关的研究成果发表在《Journal of Power Sources》期刊上。 

　　图2 AZ61 plate, Mg plate, BNP Mg and CNP Mg 四种镁材料在10 mass % NaCl中的塔菲尔曲线 

　　图3 纳米多孔镁的制氢曲线：（a）AZ61 plate, Mg plate, BNP Mg 以及 CNP Mg 材料在10 mass % NaCl，25°C时的制氢曲线；（b）BNP Mg 与基体以及BNP Mg 单独在10 mass % NaCl，25°C时的制氢曲线；（c）BNP Mg 与基体在不同NaCl浓度时，在25°C的制氢曲线；（d）BNP Mg 与基体在不同温度下的制氢曲线。　

　　发表文章： 

　　J. R. Liu, H. Wang, Q. X. Yuan, X. P. Song. A novel material of nanoporous magnesium for hydrogen generation with salt water. Journal of Power Sources, 2018, 395 : 8-15.