宋靜，魚(yú)銀虎，程嘉琪(運(yùn)城學(xué)院，山西 運(yùn)城 044000)

0 引言

目前，全球范圍內(nèi)鎂基儲(chǔ)氫材料成為許多高校研究重點(diǎn)和公司開(kāi)發(fā)產(chǎn)品方向，具有十分光明的未來(lái)，鎂基儲(chǔ)氫材料的不斷研發(fā)必定影響著儲(chǔ)氫材料在含能材料的發(fā)展趨勢(shì)。鎂基儲(chǔ)氫材料較于其他金屬的儲(chǔ)氫材料有著許多優(yōu)勢(shì)：(1)鎂擁有低廉的價(jià)格和豐富的資源；(2)鎂金屬具有很高的儲(chǔ)氫能力；(3)鎂基儲(chǔ)氫材料可以將氫以穩(wěn)定的壓力釋放從而提高使用率；(4)其燃燒對(duì)于空氣的污染程度較低；(5)鎂基儲(chǔ)氫材料只有在高溫條件下才會(huì)把氫釋放，所以比較穩(wěn)定。一些含能材料使用鎂基儲(chǔ)氫材料后，對(duì)于含能材料的特性會(huì)有著極大的改善，使含能材料的性能更加優(yōu)越。而且，鎂基儲(chǔ)氫材料在熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性上的表現(xiàn)會(huì)很大程度上由于目前所采用的非鎂金屬儲(chǔ)氫材料，當(dāng)炸藥、推動(dòng)劑等材料中使用了鎂基儲(chǔ)氫材料可以在安全方面做到保障，對(duì)材料的生產(chǎn)和存儲(chǔ)意義重大。

鎂基儲(chǔ)氫材料在新能源領(lǐng)域、氫健康領(lǐng)域、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域、農(nóng)業(yè)和畜牧業(yè)領(lǐng)域同樣有著不同程度上的應(yīng)用。鎂基儲(chǔ)氫材料可以實(shí)現(xiàn)在常規(guī)環(huán)境下運(yùn)輸及大量?jī)?chǔ)備氫，這不僅降低了產(chǎn)業(yè)鏈成本也提高了作業(yè)安全性，鎂基儲(chǔ)氫材料推動(dòng)了氫能源在新能源領(lǐng)域的發(fā)展。在室溫的條件下，鎂基固態(tài)儲(chǔ)氫材料就能進(jìn)行水解化學(xué)反應(yīng)，方便了氫在日常生活中的安全獲取。鎂基固態(tài)儲(chǔ)氫材料同樣在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域得到了一定的應(yīng)用和不錯(cuò)的發(fā)展前景，其對(duì)鎂缺乏引起的疾病有著改善效果，并且能夠大幅度削減體內(nèi)的惡性自由基，提升免疫力，提高身體抗病的能力。鎂基固態(tài)儲(chǔ)氫材料同樣可以作為一種氫肥料應(yīng)用于農(nóng)學(xué)，其成本低，無(wú)污染，適用范圍廣，目前其正在受到推廣。

鎂基儲(chǔ)氫材料在越來(lái)越多的研究方向得到科學(xué)有效的應(yīng)用，但它在含能材料中的科學(xué)研究與利用也一直是鎂基儲(chǔ)氫材料主要的用武之地。本文將針對(duì)不同類(lèi)型的鎂基儲(chǔ)氫材料目前的研究與應(yīng)用進(jìn)行分別闡述。

1 氫化鎂

1.1 氫化鎂簡(jiǎn)介

氫化鎂是一種單一輕金屬氫化物，它的儲(chǔ)氫量相較于其他金屬氫化物和鎂基儲(chǔ)氫合金氫化物具有明顯的優(yōu)勢(shì)，可以達(dá)到7.6%。并且高達(dá)300 ℃左右的放氫溫度使得氫化鎂的熱穩(wěn)定性達(dá)到了較高的水準(zhǔn)。根據(jù)這些優(yōu)勢(shì)，氫化鎂在炸藥和固體推進(jìn)劑中可以作為組分得到應(yīng)用。

1.2 反應(yīng)方式

目前，氫化鎂具有熱解放氫和水解放氫兩種方式，根據(jù)不同的化學(xué)反應(yīng)可以應(yīng)用于不同的領(lǐng)域。

1.3 應(yīng)用成果

目前國(guó)內(nèi)對(duì)于氫化鎂的研究十分熱門(mén)，也取得了不俗的研究成果。一些研究人員發(fā)現(xiàn)氫化鎂可以加大一些炸藥爆炸所產(chǎn)生的沖擊力，如多個(gè)類(lèi)型的乳化炸藥。當(dāng)炸藥處于水中的物理環(huán)境下，氫化鎂型水解敏化儲(chǔ)氫乳化炸藥爆炸所產(chǎn)生的沖擊力十分巨大，具有十分龐大的能量，并且此反應(yīng)所生成的爆炸沖擊波也具有一定程度的加快[1]。這是玻璃微球型乳化炸藥所無(wú)法達(dá)到的爆炸水平。通過(guò)對(duì)氫化鎂的認(rèn)知不斷增加和相應(yīng)的科學(xué)實(shí)驗(yàn)，可以對(duì)比出氫化鎂型水解敏化儲(chǔ)氫乳化炸藥爆炸所產(chǎn)生的沖擊力度是傳統(tǒng)乳化炸藥無(wú)法比擬的。在爆轟反應(yīng)機(jī)理上，二者也存在不可忽視的差異，在乳化炸藥爆轟反應(yīng)過(guò)程發(fā)生的同時(shí)，氫氣的爆炸過(guò)程和氫化鎂的放氫反應(yīng)也在進(jìn)行。研究人員對(duì)氫化鎂進(jìn)行了石蠟包裹法處理，以達(dá)到為了提高氫化鎂的抗水性能的目的。 經(jīng)此方法處理后，氫化鎂所制成的氫化酶型復(fù)合敏化儲(chǔ)氫乳化炸藥十分穩(wěn)定，提高了儲(chǔ)備的安全性與科學(xué)性。

1.4 應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)

目前熱解放氫在燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)、大容量長(zhǎng)距離的氫氣儲(chǔ)運(yùn)以及固態(tài)加氫站等方面有著較為廣泛的應(yīng)用。水解放氫則廣泛應(yīng)用于健康、小型設(shè)備動(dòng)力系統(tǒng)、醫(yī)療等領(lǐng)域，十分具有科研攻關(guān)價(jià)值，在納米醫(yī)學(xué)的發(fā)展上可以提供一些助力。氫化鎂對(duì)于含能材料的爆炸威力有著一定提高，特別對(duì)于制備完成后存儲(chǔ)以備后用的炸藥，其可以削弱時(shí)間對(duì)爆炸威力的影響，但是對(duì)于目前的工業(yè)和材料學(xué)水平，氫化鎂的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)不夠完善，且成本較高，此外，它和含能材料的相容性也制約著氫化鎂的發(fā)展。因此，在未來(lái)我們需要對(duì)于其生產(chǎn)工藝和結(jié)構(gòu)展開(kāi)更深層次的研究，使其可以更好的用于含能材料中。

2 鎂基配位氫化物

2.1 鎂基配位氫化物簡(jiǎn)介

鎂基配位氫化物具有較高的儲(chǔ)氫密度，這是其余鎂基儲(chǔ)氫材料無(wú)法比較的，得益于這個(gè)優(yōu)點(diǎn)，鎂基配位氫化物漸漸在世界范圍內(nèi)的含能材料中的應(yīng)用中占據(jù)越來(lái)越高的地位，備受學(xué)者青睞。

2.2 應(yīng)用成果

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)水平的不斷飛躍和計(jì)算機(jī)時(shí)代的不斷進(jìn)步，鎂基儲(chǔ)氫材料也開(kāi)始嘗試進(jìn)行相關(guān)的科學(xué)研究。其中計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)受到了相關(guān)學(xué)者的關(guān)注，并通過(guò)該技術(shù)對(duì)鎂基儲(chǔ)氫材料對(duì)一些含能材料熱分解產(chǎn)生的效應(yīng)進(jìn)行研究。目前在國(guó)內(nèi)外該研究也取得了一定的科研成果。通過(guò)分析不同金屬氫化物對(duì)含能材料的影響進(jìn)行比較，得出科學(xué)而具有實(shí)用意義的研究成果，得出鎂基配位氫化物在質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到一定數(shù)值后其促進(jìn)作用會(huì)較于金屬鋁有著提高。

2.3 應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)

鎂基配位氫化物較于鎂基儲(chǔ)氫合金氫化物以及氫化鎂，它的儲(chǔ)氫量處于金字塔頂端[2]。因此，通過(guò)對(duì)鎂基配位氫化物不斷地深層次認(rèn)知，發(fā)現(xiàn)其在含能材料中的未來(lái)有著十分巨大的潛力，可以在很大程度上提高含能材料的能量水平，促進(jìn)行業(yè)的不斷發(fā)展。但是，鎂基配位氫化物的已有科研時(shí)間相較于其他兩種鎂基儲(chǔ)氫材料很短，目前的各項(xiàng)生產(chǎn)工藝并不完善，研究人員對(duì)其物理化學(xué)機(jī)理的研究成果還不夠全面，這也限制了鎂基配位氫化物的應(yīng)用。因此，目前的鎂基配位氫化物研究現(xiàn)狀還不足以制成其產(chǎn)業(yè)化，無(wú)法生成成熟的產(chǎn)業(yè)鏈，這是需要科研人員繼續(xù)努力攻關(guān)的迫切問(wèn)題。當(dāng)我們對(duì)于鎂基配位氫化物的認(rèn)知逐漸深入后，其潛力將會(huì)一點(diǎn)點(diǎn)帶給業(yè)內(nèi)驚喜，這是毋庸置疑的。

3 鎂基儲(chǔ)氫合金氫化物

3.1 鎂基儲(chǔ)氫合金氫化物簡(jiǎn)介

過(guò)渡金屬元素與氫反應(yīng)會(huì)生成一種間隙型化合物，我們將這種間隙性化合物稱(chēng)為儲(chǔ)氫合金氫化物。鎂系合金擁有著不錯(cuò)的儲(chǔ)氫量和較好的熱穩(wěn)定性，釋放出的氫氣在促進(jìn)固體推進(jìn)劑的燃燒的同時(shí)也能夠提供高的燃燒熱，目前，鎂基儲(chǔ)氫合金氫化物被相關(guān)科研工作者廣泛應(yīng)用于固體推進(jìn)劑和炸藥領(lǐng)域，研究成果豐富，具有十分良好的應(yīng)用。

3.2 應(yīng)用成果

在國(guó)際上，鎂基儲(chǔ)氫合金氫化物的研究也比較成熟，各高校學(xué)者對(duì)其都有不少科研成果。鎂基儲(chǔ)氫合金氫化物產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)侨咧凶顬槌墒斓?，在?guó)際上有著許多技術(shù)手段可以對(duì)其進(jìn)行科學(xué)安全的制備，其中在1997年就有了一種至今也十分實(shí)用的制備方法—?dú)浠紵铣煞?，該方法由八木研究室最早采用，該方法在成本、時(shí)間、生產(chǎn)設(shè)備上都極為方便快捷，國(guó)內(nèi)外諸多學(xué)者都使用該方法對(duì)鎂基儲(chǔ)氫合金氫化物進(jìn)行制備，該方法在不同溫度下生成的鎂基儲(chǔ)氫合金氫化物的性能上也存在著差異，許多學(xué)者針對(duì)單一鎂基儲(chǔ)氫合金氫化物在不同溫度下被制備時(shí)的性能比較優(yōu)缺點(diǎn)，得出了豐富的實(shí)踐結(jié)論，對(duì)今后研究起到了指導(dǎo)作用。

3.3 應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)

關(guān)于鎂基儲(chǔ)氫合金氫化物的研究表明，鎂基儲(chǔ)氫合金氫化物對(duì)于炸藥和固體推進(jìn)劑的應(yīng)用有著十分積極的作用，同時(shí)鎂基儲(chǔ)氫合金氫化物在反應(yīng)分解所生成的氫氣也可以作為一種具有高能量的燃料。但儲(chǔ)氫量較低是鎂基儲(chǔ)氫合金氫化物不可忽視的缺點(diǎn)，這一缺陷對(duì)其應(yīng)用有著很大的影響。所以研發(fā)儲(chǔ)氫量更高的該種類(lèi)鎂基儲(chǔ)氫材料十分關(guān)鍵。同時(shí)。研究人員必須針對(duì)鎂基合金氫化物與含能材料之間的相容性進(jìn)行深層次探究，了解其對(duì)含能材料特一些特性的影響，從而確定所研發(fā)的各種鎂基儲(chǔ)氫合金氫化物在實(shí)際應(yīng)中的應(yīng)用價(jià)值和合理性，以推動(dòng)鎂基儲(chǔ)氫合金氫化物的應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)展。

4 結(jié)語(yǔ)

目前，炸藥和推進(jìn)劑是鎂基儲(chǔ)氫材料在含能材料中的兩大主要應(yīng)用領(lǐng)域，三種鎂基儲(chǔ)氫材料在應(yīng)用上都有著自己的特點(diǎn)和缺陷。氫化鎂具有較高的含氫量，但其制備工藝不夠成熟，成本較高，和含能材料的相容性都制約著其發(fā)展；鎂基配位氫化物儲(chǔ)氫量最高，具有十分巨大的開(kāi)發(fā)潛力，但由于其研究時(shí)間較短，仍有些許問(wèn)題需要攻關(guān)；鎂基儲(chǔ)氫合金氫化物雖然效果較于其他兩種鎂基儲(chǔ)氫材料不夠顯著，但其產(chǎn)業(yè)鏈成熟，應(yīng)用更為穩(wěn)定。