1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）

随着诸如煤、石油等矿物能源的日益减少和越来越严重的环境问题，开发寻找一种可以替代碳的绿色能源，是各国科学家研究的重点课题。氢是一种绿色无污染的理想二次能源，在宇宙中含量丰富，并且不污染环境。但是，氢气在常温下易泄漏和发生爆炸，难于储存运输，因此，高性能和高容量储氢材料的研发对氢能的大规模应用和”氢经济”的实现具有非常关键的作用。21世纪也被称为氢能源的时代。mg基储氢材料由于储氢量大，资源丰富和价格低廉而被认为是最具开发前途的金属储氢材料之一。近年来，国内外众多科研工作者都对镁基储氢材料进行了大量的研究和探索。但是其吸放氢温度高、动力学性能差等缺点导致其实际应用性较差。因此，如何改善镁基储氢材料的缺点，仍然是研究者面临的主要问题。

镁可与氢气直接反应， 在300～400 ^oc和较高的氢压下，反应生成mgh₂，mg h₂ =mgh₂，#8710;h = - 7415 kj / mol。mgh₂ 在287 ^oc时的分解压为10113 kpa，其理论含氢量(质量分数) 可达7.65 %，性能比较稳定。由于纯镁吸氢和放氢速率都很慢，放氢温度高，因此人们通过合金化或制成复合材料的办法来改善镁的吸放氢性能。这样镁基储氢材料可以分为镁基合金体系和镁基复合材料体系两大类。

到目前为止，人们已对多种重要的镁基储氢合金材料进行了研究。其中最具有代表性的是mg-ni系储氢合金，许多研究者围绕这一系列合金开展了大量的研究工作。在制备方法上，主要研究了熔炼法、粉末烧结法、扩散法、机械合金化法和氢化燃烧合成法等，并且对镁基储氢合金采用表面处理和热处理来进一步提高其动力学性能和循环寿命。早期的reilly^[1]等人通过试验已经使mg₂ni的储氢量达到了它的理论值3.6%。后来很多研究工作者对mg₂ni纳米晶作过系统的研究。其中比较有代表性的有orimo^[2]等人。他们将mg₂ni在氢气的保护下进行球磨，使氢气在球磨的过程中与mg₂ni合金进行反应，储氢量达1.6%。该样品具有良好的吸氢性能，在140 ^oc时即可吸氢，并使放氢温度降低到250 ^oc。song ^[3]等人采用机械球磨、熔炼和烧结的方法制备了合金样品，该样品在270 ^oc即可放氢。dehouche ^[4]等人详细研究mg₂ni储氢材料的长期充放氢过程中的行为，对该合金共进行了2700次循环充放氢实验,吸氢温度为250 ^oc，放氢温度为300 ^oc。当样品充放氢2700次之后,系统地研究了样品组织结构、充放氢容量、传热及传质等方面的变化情况，得出了几个重要的结论：1) 吸放氢容量基本没有变化；2) 样品粉化较为严重，粉化导致吸放氢速度变慢(可能是因为样品粉化之后质及传热性能发生变化，从而影响了吸放氢的动力学性能)；3) 样品长期的充放氢之后，mg₂ni合金发生一定量的分解，产生单质镁。有mg₂ni在长期的充放氢过程中分解出单质镁的现象也被其他人的研究所证实。很多研究工作者发现，在mg₂ni合金中添加第三种元素m可以改善mg₂ni的储氢性能。有些元素可以使吸放氢温度进一步降低，有些则改善了吸放氢的动力学性能。比较典型的添加元素有铜、锌、钯、铬、锰、钴、镍、镁、锆、钒和很多镧系元素。总的来看，在mg₂ni₂m形式的合金中，主要是m部分取代镍。第三种元素m所占的比例较小，一般小于15%。

2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

一. 本课题研究或解决的问题：

采用氢化燃烧合成复合高能球磨法(即hcs mm)制备mg₉₉ni x wt.% vf₄ (x=0, 1, 2, 3)复合储氢材料，考察vf₄添加量对hcs mm产物低温储氢循环性能的影响，优化低温吸氢循环性能；在此基础上，研究hcs mm产物mg₉₉ni vf₄在373k温度（低温）下储氢循环过程中微结构转变，以期阐明vf₄对氢化燃烧合成制备mg₉₉ni低温吸氢循环性能的影响的微观机理。