封面文章 | 重庆大学李谦：储氢合金的吸/放氢反应过程动力学
储氢合金吸/放氢反应过程分为多个步骤，包括氢气分子的物理吸附、氢原子的化学吸附、表面渗透、氢化物中的扩散和界面反应，各个步骤具有不同的反应能垒。图中球体为描述上述过程时应用最普遍的收缩未反应核模型。坐标图的纵坐标代表能量，横坐标r表示模型中反应进度的不同位置，即反映了各个步骤在不同r位置发生，而对应的能垒也不同，如图中能带起伏所示。深入理解储氢合金反应的动力学机理有利于调控反应速率，加快反应进程，推进储氢合金在燃料电池等领域中的应用。
储氢合金的吸/放氢反应过程动力学 (点击阅读原文)
李谦
Int. J. Miner. Metall. Mater., 29(2022), No. 1, pp. 32-48.
文章亮点1
系统地综述了储氢合金吸/放氢过程不同控速步骤的动力学模型。
文章亮点2概述了定容法和恒流法的吸放氢动力学数据的分析方法。
文章亮点3总结了不同类型储氢合金的吸/放氢动力学研究结果。
文章导读
吸/放氢反应速率是储氢合金开发及其实际应用中最重要的指标之一。采用动力学模型对储氢合金不同条件下的吸/放氢行为进行分析，判断合金的吸/放氢动力学机制，进而确定合金本征的吸/放氢动力学方程及参数，是调控合金吸/放氢反应速率的关键基础。目前已在众多的假设基础上提出了诸多的动力学模型，但是如何采用合适的动力学模型和动力学分析方法对实验数据进行分析是动力学模型应用的核心。
近日，重庆大学潘复生院士团队的李谦教授发表了题为“Kinetics of the hydrogen absorption and desorption processes of hydrogen storage alloys: A review”综述文章，从吸/放氢反应的步骤出发，系统地总结了不同的吸/放氢动力学模型，介绍了动力学方程常用的几种分析方法，并以不同储氢合金为例，阐述了近年动力学分析方面的工作。
本文首先将吸/放氢过程划分为化学吸附、表面渗透、氢扩散、形核长大和化学反应等，如图1所示，按照定容法（Sievert方法）和恒流法两种不同的动力学测试方法，分别介绍了Elovich模型、Chou模型、Jander模型、GB模型、VC模型、C-JMAK模型、NI-JMAK模型、恒流吸/放氢动力学模型（如图2所示），并介绍了这些模型的适用情况。在此基础上，介绍了定容法测试获得的反应分数-时间数据和速率-反应分数数据，恒流法测试获得的压力-时间数据，并分别给出了对应的数据分析过程。在此基础上，总结了常见的温度、压力和颗粒尺寸对吸/放氢动力学的影响，给出如何评估这些影响的方法。最终，以常见的AB5型、AB型、AB2型和镁基储氢合金为例，介绍了经典的以及近些年储氢合金动力学方面的工作，并结合上述的动力学分析方法，实例介绍数据分析过程。本文的目的是让研究人员对储氢合金的吸/放氢动力学过程有一个清晰的认识，并总结了常见动力学方程及其分析过程，为研究人员提供有利参考。
图1 吸/放氢反应主要的控速步骤过程
图 2. 论文思维导图
团队简介
重庆大学镁基储能材料研究团队是国家镁合金材料工程技术研究中心的重要组成，由潘复生院士领衔、多名国家级人才为研究骨干的、国内外最大的镁储能研究团队。主要研究方向包括镁基储氢材料、储氢系统，以及高性能镁离子电池等，在相关领域取得了一批重要成果。开发的相关产品与企业合作已批量生产，在军工关键产品上获得应用，产品销往欧美和日本。开发了多个体系的镁基储氢材料和镁离子电池，关键材料取得了突破，在粤港澳大湾区建立了镁基储能材料产业化应用示范基地。
国家镁合金材料工程技术研究中心经科技部于2007年批准组建。2007年底被批准为国家国际合作重点基地，2008年被批准为国家级国际联合研究中心。在国家“211”和“985”工程的支持下，中心已在重庆大学建成10000多平方米的研发基地，在重庆市科学技术研究院和万盛工业园建立了大型镁合金中试和产业化示范基地，在青海盐湖、山西闻喜、贵州安顺、香港等地建立了镁合金研究分中心或产业化基地。
国家镁合金材料工程技术研究中心是世界上规模最大的镁合金研究机构。拥有研究和开发人员200多人，其中教授和副教授50多人，博士后10余人，博士生和硕士生150多人。建有国家自然科学基金委创新团队、科技部创新团队和教育部创新团队。和德、美、日、韩、澳、英、加等国有非常密切的合作关系。是中国材料研究学会镁合金分会挂靠单位、Elesevier出版社《Journal of Magnesium and Alloys》国际刊物主编单位和国际标准化组织（ISO）“镁及镁合金标准化委员会”主席单位。
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《矿物冶金与材料学报（英文版）》(InternationalJournal of Minerals, Metallurgy and Materials，IJMMM)是由教育部主管、北京科技大学主办、Springer Nature合作出版的英文学术期刊，1994年创刊，月刊。主要刊载矿物、冶金和材料领域的原创研究论文和特约综述等。被SCIE，EI，CAS，Scopus，ProQuest，OCLC，INSPEC等国际著名文摘或检索系统作为文献源期刊收录。入选中科院期刊分区二区。2020 JCR影响因子为2.232，在冶金与冶金工程学科位于Q2区。2020 CiteScore为3.2，在材料科学-金属与合金类期刊中排名第41位（共153种期刊），位于Q2区前列。入选《有色金属领域高质量科技期刊分级目录》T1级别；《冶金工程技术领域高质量科技期刊分级目录》T1级别。
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