镁是一种非常有趣的金属元素,它的比重轻,只有铝的三分之二、铁的四分之一、铜的五分之一,因此镁合金在汽车、国防、电子工业中有着非常广阔的应用前景。但是,镁的电极电位低(-2.37eV),因此非常容易氧化腐蚀,严重制约镁的应用,这也是为什么镁作为结构金属应用要远远少于铝的最重要原因。
当上帝为你关上一扇窗的时候,他一定为你打开另一扇窗。低的电极电位作为结构材料来说是一大缺点,而作为功能材料来说却可能是优点。由于镁的电极电位低的优点(这里是优点),它可以作为电池的负极材料,提供比较高的输出电压和电流,在新能源发展日新月异的今天,镁作为电池电极材料得到了前所未有的重视。如镁海水电池、镁空气电池,甚至最新发明的镁离子二次电池(锂离子电池的最强有力竞争者)。
有趣的是,镁还有一个非常大的优点,即:镁在所有的金属储氢材料中,具有最大的储氢能力,它的储氢能力最大可以达到7.6%,大大高于稀土系、钛系等金属储氢材料的储氢能力。众所周知,氢能是一种非常清洁、廉价和反复利用的未来能源,极有可能成为未来石油能源的重要替代能源之一。氢能源汽车也是新能源汽车发展的重要方向之一,但我们不能想像每辆汽车后面带着一个高压的氢气包作为燃料,那将危险。其实,氢气的储存和携带一直是阻碍氢能源发展的瓶颈之一,好在我们还有镁。100公斤镁的理论储氢量可达7.6%,其完全燃耗所发出的热值可以供一辆小汽车行驶1000公里,而且没有任何污染。
由于镁在储氢反应过程中伴随着热能、化学能、机械能等能量的相互转换关系,因此镁作为储氢材料的应用领域十分宽广。当然,镁可以作为储氢材料,被加工成氢燃料电池的“油箱”,发挥安全可靠的储氢作用。可以作为镍氢电池的负极,比传统镍氢电池高得多的能量;可以作为氢分离材料,提供高纯度的氢气;可以作为能源转换材料,在制冷领域获得应用;此外作为传感器材料和催化材料等等。
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