高性能贮氢合金电极的成分设计

MH Ni电池的关键技术是负极材料———贮氢合金 ,而贮氢合金的性能主要取决于它的成分。从MH电极失效分析和MH Ni电池对负极材料的性能要求出发 ,详细讨论了AB5 型贮氢合金的各项性能与各种合金元素之间的关系 ,这些性能包括贮氢合金的吸氢量、平衡氢压、吸放氢滞后性、单胞体积和轴比c/a的大小、显微硬度、耐蚀性、高倍率放电性能及合金电极的温度特性等。同时对非化学计量比贮氢合金和低Co、无Co贮氢合金也进行了讨论。指出了合金成分设计应考虑的各个方面。     

MH-Ni电池失效的电化学分析

通过对失效MH Ni电池的解剖 ,用电化学方法研究分析了贮氢合金表面处理对充放电循环寿命终止时MH Ni电池负极的充放电性能和极化性能的影响。负极充放电曲线表明未处理贮氢合金电极的表面已严重氧化 ,其极化电阻大约是处理贮氢合金电极的 3～ 4倍。而经表面处理的贮氢合金电极仍具有良好的充放电性能和小的极化电阻。说明表面处理抑制了充放电循环过程中贮氢合金表面的氧化     

MH-Ni电池低温放电性能的研究

研究了贮氢合金中稀土组成和Mo含量、化学计量比、结晶组织、电解液浓度对MH Ni电池低温放电性能的影响。试验发现 ,合金中Nd含量的提高 ,使合金传热较慢 ,不利于MH Ni电池低温放电 ;而Ce含量的提高 ,降低氢化物稳定性 ,改善MH Ni电池低温放电性能 ;La含量的增加 ,提高氢化物稳定性 ,降低了MH Ni电池 - 4 0℃放电能力。贮氢合金化学计量比的提高 ,使合金产生具有催化性的第二相 ,明显地改善了MH Ni电池低温放电性能。贮氢合金冷却速度太快 ,晶粒细化 ,氢在合金中的扩散速度下降 ,降低了MH Ni电池低温放电能力。贮氢合金中加入Mo并不能提高电池低温放电容量 ,少量的Mo反而使MH Ni电池低温放电性能恶化。电解液浓度由 30 %提高到 35% (质量百分数 )可改善MH Ni电池 - 4 0℃放电能力。     

Co含量对MH-Ni电池性能的影响

详细讨论了Co含量对MH Ni电池性能的若干影响 ,得出Co含量增加可改善AB5型贮氢合金的力学性能和热力学性能 ,但会造成AB5型贮氢合金动力学性能明显降低。因而 ,控制合金中Co的含量对改善MH Ni电池性能有着极其重要的意义。实践表明 ,在改变B侧组成的同时 ,调整A侧组成 ,即使合金中Co的用量降到 3 % ,也能得到性能优异的贮氢合金     

贮氢合金Ml(Ni Co Mn Al)s中Ce和Nd对MH-Ni电池性能的影响

研究了贮氢合金Ml(NiCoMnAl)5中Ce和Nd含量的变化对MH-Ni电池性能的影响.试验结果表明随着合金中Nd含量的增加和Ce含量的降低,MH电极放电容量逐渐提高,当Nd含量大于15%,MH电极放电容量下降趋势增大.另外试验还发现随着合金中Ce含量的增加和Nd含量的降低,提高了MH-Ni电池高倍率放电能力,但降低了电池荷电保持能力.贮氢合金中Ce和Nd含量的增加都可改善MH-Ni电池循环寿命.     

贮氢合金表面处理及其对氧化物含量的影响

为了有效去除贮氢合金表面的氧化膜 ,改善贮氢材料的表面特性 ,以提高金属氢化物电极的电化学性能 ,将贮氢合金用 6mol/LKOH处理后 ,用pH为 5～ 6(含添加剂 )的缓冲溶液洗涤。以扫描电镜 (SEM)观察处理后的合金 ,发现合金表面形成的裂纹较少 ,X光电子能谱 (XPS)分析则表明 ,经处理后的贮氢合金表面氧含量从 48.6 %下降到 2 6 .5 % ,表面镍含量从 39.78%提高到 54 .2 1 % ;电感耦合等离子体 原子吸收光谱 (ICP AES)检测也得到了与XPS相似的结果。研究表明 ,本处理方法比通常用 6mol/LKOH +0 .2 5mol/LNaH2 PO2 处理的合金具有更好的表面形貌和更低的表面氧含量 ,有利于MH Ni电池性能的改善     

影响MH电极电催化活性的因素

本文综述并分析了MH电极贮氢电极过程及影响电极贮氢反应速度的因素,总结了各种提高MH电极电催化活性的方法,其中包括微包覆,双相合金等一系列材料和电极处理途径。     

Ni(OH)2经表面修饰后的MH/Ni电池性能

分别以化学镀钴修饰前后的Ni(OH)2作为正极材料,与贮氢合金负极制备成MH/Ni电池,对其性能进行测试,结果表明,经化学镀钴修饰的MH/Ni电池具有更高的放电容量、更低的内阻及内压,Ni(OH)2表面化学镀钴能有效地提高MH/Ni电池的性能.     

贮氢合金氧含量及添加剂对电池性能的影响

为了改善MH Ni电池的性能 ,在由不同的处理方法得到MmNi3 .55Co0 .75Mn0 .4 Al0 .3 贮氢合金表面氧含量不同的基础上 ,通过电池的充放电测试 ,以及电池充放电及静止过程中内压变化的测量 ,研究了合金表面不同氧化物含量对金属氢化物电极和电池有关性能的影响规律。结果表明 :贮氢合金的表面氧化物含量越低 ,合金的质量比容量便越高 ,同时负极的初始活化性能越好 ,负极的工作电位越负 ,电池的内压越低。在此基础上 ,通过向负极中加入 1%化学镀催化剂的乙炔黑 ,用以加速氧的复合 ,结果使MH Ni电池充电时的内压进一步降低。     

贮氢合金电极的循环伏安和交流阻抗研究

贮氢合金电极的表面处理是改善其电化学性能的有效方法。通过MH电极的循环伏安和电化学阻抗谱研究了碱性溶液中MH电极表面还原处理对其电化学性能的影响。结果表明MH电极表面还原处理后 ,提高了电极的充电效率 ,改善了电极表面的电化学反应活性。通过对MH电极电化学阻抗谱的分析 ,发现这种处理明显降低了电极表面的电化学反应阻抗。     

贮氢合金在PEMFC发电系统中的应用

通过金属氢化物贮氢合金的充、放氢特性试验,以及贮氢器与质子交换膜燃料电池(PEMFC)发电系统的匹配等试验,获得金属氢化物贮氢合金与PEMFC相匹配的技术特性。发现温度、充/放氢压力以及PEMFC负载等因素影响贮氢器的放氢性能。高的充氢压力有利于提高贮氢合金的储氢量,高的温度和压力能够改善贮氢合金的放氢性能,放氢速率随负载的变化而变化,其变化趋势相同。综合考虑贮氢合金性能的影响因素以及PEMFC发电系统的热特性,最后提出了贮氢合金作为PEMFC发电系统储氢单元的技术方案。     

低钴储氢合金的研制

研究了不同生产工艺制造的低钴储氢合金对MH／Ni电池性能的影响以及与高钴佬氢合金特性的比较。试验结果表明低钴储氢合金冷却速度快,合金化学成份均匀,循环寿命高,但降低了合金活性、电化学放电容量和高倍率放电能力。采用普通浇注的低钴热处理储氢合金的MH／Ni电池的高倍率放电能力和荷电保留优于高钴热处理储氢合金,但循环寿命低于高钴热处理储氢合金。     

贮氢合金组成与工艺对电池性能的影响

本文讨论了Ni-MH电池对贮氢合金材料的要求,钴、锰、铝等元素对MmNi_5型贮氢合金综合性能的影响,一些国产贮氢合金粉的性能试验。     

氢能储运技术现状及其在电力系统中的典型应用

氢能是21世纪最具发展潜力的能源之一,氢能的利用发展不仅可以解决可再生电力能源消纳和储存的问题,还可助力保障国家能源安全和推动碳中和目标的实现。由于氢特殊的物理性质,如密度小、能量密度大等,其安全高效的储运及应用技术是氢能产业大规模发展的关键。针对氢能储运关键技术现状在电力工业中的应用,介绍了氢能利用发展的背景及意义,整理并解读了我国氢储运及电力应用的相关政策,梳理并对比了现有主流氢能储运技术,其中包括高压气态储运、低温液态储运、有机液态储运、金属氢化物储运的原理及经济性分析,分析氢能的电力应用,包括氢燃料电池发电及氢燃气轮机发电技术。对我国氢能储运技术及氢能发电技术的安全高效发展提出了4条建议,为我国氢能产业布局及降低氢能全生命周期应用成本提供借鉴和参考。     

光氢混合发电系统功率协调控制

结合绿色、高效的氢储能方式,提出了光氢混合发电系统功率协调控制策略。氢储能主要包括电解槽、储氢罐和质子交换膜燃料电池,考虑到实际燃料电池和电解槽自身动态响应速度慢的特性,采用功率密度高、暂态性能好的超级电容器来弥补氢储能装置动态响应过程中的不平衡功率。光伏、超级电容器及氢储能各单元通过DC/DC变换器及功率协调控制策略,汇集与分配电能到直流母线,利用DC/AC并网逆变器接入交流系统。通过算例仿真分析,验证了所提协调控制的正确性和有效性。     

中国贮氢材料和镍氢电池新进展

介绍了中国贮氢材料研究的新进展,贮氢材料的研制主要集中在常规贮氢材料,非晶态贮氢材料,薄膜贮氢材料及贮氢材料的表面处理等方面。在其诸多应用中,镍/金属氢化电池的研究正在走向产业化。     

甲酸处理对储氢合金和电池性能的影响

采用甲酸和甲酸与氨水混合体系对储氢合金进行表面处理.实验结果表明采用该方法对储氢合金进行表面处理,合金表面形成富金属Ni和Co催化层,同时也增加了合金比表面积;合金电极在碱液中的电化学反应速度和抗氧化能力提高,氢原子在合金本体中的扩散加强,这不但提高了储氢合金高倍率放电能力,而且改善了MH/Ni电池循环寿命、大电流放电能力和低温放电能力.     

考虑光热集热单元的氢储能热电联供综合能源系统容量优化配置

氢储能技术具有零污染、效率高、来源丰富等特点，是太阳能高效利用的重要手段。但是当氢储能进行热电联供时，因热电耦合约束的存在，其供能灵活性较差。针对上述问题，设计了一种考虑光热集热单元的氢储能热电联供系统，将光热集热单元作为氢储能系统的额外供热源，以系统的供能经济性为目标，建立含光热集热单元的氢储能综合能源系统容量优化配置模型。以典型的综合能源系统热电联供为算例进行仿真，验证了光热集热单元对提升氢储能热电联供能力的有效性以及所提氢储能综合能源系统容量优化配置方案的经济性。     

球磨AB5/Ni复合贮氢合金的电化学性能

研究了AB5型稀土贮氢材料Mm(NiMnCoAl)5与10%的Ni混合球磨(150 r/min)1 h后的复舍贮氢合金的晶体结构和电化学性能.结果表明:复合贮氢合金由CaCu5型LaNi5相和单质Ni相组成,活化性能得到改善,高倍率放电性能有所提高;0.2 C、3 C放电比容量分别从稀土贮氢材料的272.8 mAk/g,247.2 mAh/g增加到289.8 mAh/g、273.6 mAh/g,容量保持率从稀土贮氢材料的90.6%提高到94.4%.