Mg-Ni基贮氢合金元素取代改性研究进展

本文综述了近年来Mg-Ni基贮氢合金元素替代发展状况.元素取代影响Mg-Ni基贮氢合金贮氢量,吸放氢温度等吸放氢性能,改善Mg-Ni合金的电化学容量、活化性能、循环稳定性等电化学性能.对此,提出了合金需要解决的问题.     

快淬纳米晶和非晶Mg_(20)Ni_(10-x)Co_x(x=0～4)合金的贮氢性能(英文)

为了改善Mg2Ni型合金的贮氢性能,采用Co部分替代合金中的Ni以及快淬工艺制备了纳米晶和非晶态Mg20Ni10-xCox(x=0,1,2,3,4)贮氢合金。用XRD、SEM、HRTEM分析了铸态及快淬态合金的微观结构,并测试了合金的气态吸/放氢动力学及电化学贮氢性能。结果表明,在快淬无Co合金中没有形成非晶相,但快淬含Co合金中形成一定量的非晶相。Co替代Ni及快淬处理显著地改善了合金的气态吸放氢性能。同时,Co替代Ni也显著地提高了快淬态合金的放电容量和电化学循环稳定性。     

快淬纳米晶和非晶Mg_(20)Ni_(10-x)Co_x(x=0～4)合金的贮氢性能(英文)EI北大核心CSCD

为了改善Mg2Ni型合金的贮氢性能,采用Co部分替代合金中的Ni以及快淬工艺制备了纳米晶和非晶态Mg20Ni10-xCox(x=0,1,2,3,4)贮氢合金。用XRD、SEM、HRTEM分析了铸态及快淬态合金的微观结构,并测试了合金的气态吸/放氢动力学及电化学贮氢性能。结果表明,在快淬无Co合金中没有形成非晶相,但快淬含Co合金中形成一定量的非晶相。Co替代Ni及快淬处理显著地改善了合金的气态吸放氢性能。同时,Co替代Ni也显著地提高了快淬态合金的放电容量和电化学循环稳定性。     

快淬Mg2Ni型纳米晶合金的电化学及气态吸放氢性能（英文）

用快淬工艺制备了Mg2Ni型纳米晶合金,合金的成分为Mg20Ni10-xCux(x=0, 1, 2, 3, 4)。用XRD、SEM、HRTEM分析了铸态及快淬态合金的微观结构,采用程控电池测试仪测试了合金电极的电化学性能,并用自动控制的Sieverts设备测试了合金的吸放氢动力学性能。结果表明,所有的快淬态合金具有纳米晶结构,Cu替代Ni不改变合金的Mg2Ni型主相,但显著地改善了合金的电化学贮氢性能,包括放电容量和电化学循环稳定性。此外,合金的吸氢量随Cu含量的增加先上升后下降,而合金的放氢量随Cu含量的增加而增加。     

球磨Mg50Ni50＋x wt%Ti（x=0,1,3,5）合金的贮氢性能

为了改善镁基贮氢合金的贮氢性能,在合金中加入不同量的Ti作为催化剂,用机械球磨法制备出Mg50Ni50＋x wt%Ti（x=0,1,3,5）合金粉末。用XRD、SEM分析了合金的微观结构,研究了Ti含量的变化对合金气态吸氢动力学及电化学性能的影响。结果表明：随着Ti含量的增加,合金相中出现了TiNi2相,TiNi2相不利于气态吸氢及电化学贮氢性能,但对合金的容量保持率及高倍率放电性能有很好的促进作用。     

钕含量对La0．7-xNdxPr0．05Mg0．25Ni3．3Al0．1（X=0．05～2．0）合金动力学性能的影响

采用中频感应熔炼法制备了La0.7-xNdxPr0.05 Mg0.25Ni3.3Al0.1(x=0.05～2.0)贮氢合金.测试并分析了Nd对合金的吸放氢性能及电化学动力学性能的影响.结果表明x=0.15和0.10时合金的吸/放氢性能相对较好.随x值增加,合金的动力学性能,涉及高倍率放电能力(HRD)、电荷迁移电阻、交换电流密度Io、极限电流密度IL及氢在合金体相中的扩散系数D先增大后减小.     

快淬Mg_2Ni型纳米晶合金的电化学及气态吸放氢性能(英文)

用快淬工艺制备了Mg2Ni型纳米晶合金,合金的成分为Mg20Ni10-xCux(x=0, 1, 2, 3, 4)。用XRD、SEM、HRTEM分析了铸态及快淬态合金的微观结构,采用程控电池测试仪测试了合金电极的电化学性能,并用自动控制的Sieverts设备测试了合金的吸放氢动力学性能。结果表明,所有的快淬态合金具有纳米晶结构,Cu替代Ni不改变合金的Mg2Ni型主相,但显著地改善了合金的电化学贮氢性能,包括放电容量和电化学循环稳定性。此外,合金的吸氢量随Cu含量的增加先上升后下降,而合金的放氢量随Cu含量的增加而增加。     

新能源汽车电池用新型镁基储氢合金的组织与性能

采用超声振动辅助感应熔炼法,制备出Mg1.8V0.2Ni0.95Co0.05新型镁基储氢合金,并进行了显微组织、XRD、吸放氢性能和电化学循环稳定性的分析。结果表明,该新型合金具有较佳吸放氢性能和充放电循环稳定性,由Mg2Ni基体相和少量弥散分布的V3Ni相组成,最大吸氢量达到2.3wt%,放氢平台压力约为0.6 MPa。与Mg2Ni合金相比,该新型合金经20次充放电循环后的放电容量衰减率减小了72.3%。     

Effects of Rapid Quenching on Structure and Hydrogen Storage Characteristics of Mg20Ni10-xMnx (x=0-4) Alloys

为了改善Mg2Ni型合金的贮氢性能,用Mn部分替代合金中的Ni,并采用快淬工艺制备Mg20Ni10-xMnx(x=0, 1, 2, 3, 4)合金。用XRD和HRTEM分析了铸态及快淬合金的微观结构,用自动控制Sieverts设备测试合金的吸放氢动力学,并采用程控电池测试仪测试合金的电化学性能。结果表明,当淬速为20 m/s时,快淬(x=4)合金中出现非晶相,且非晶化程度随淬速的增加而增加。合金的吸放氢量及动力学性能随淬速的增加而增加。此外,快淬显著地改善了合金的电化学性能,包括放电容量及含Mn合金的循环稳定性。     

Enhanced Hydriding and Dehydriding Kinetics of as-Spun Nanocrystalline Mg2Ni-Type Alloy Substituting Ni with Cu

为了改善Mg2Ni型合金的吸放氢动力学性能,用Cu部分替代合金中的Ni。用快淬工艺制备了纳米晶Mg2Ni1-xCux(x=0,0.1,0.2,0.3,0.4)贮氢合金,用XRD、SEM、HRTEM分析了铸态及快淬态合金的微观结构;用自动控制的Sieverts设备测试了合金的吸放氢动力学性能。结果表明,快淬态合金具有纳米晶结构,Cu替代Ni不改变合金的主相Mg2Ni,但导致形成第二相Mg2Cu。随Cu含量的增加,合金的吸氢量先增加而后减小,但合金的放氢量随Cu含量的增加而单调增加。快淬显著提高合金的吸放氢量并改善合金的吸放氢动力学。     

镁及其合金储氢材料的研究进展

镁基储氢材料由于价格低廉、储氢量高和安全性好等优点,受到人们的广泛关注。然而较高的吸放氢温度和较慢的动力学性能在一定程度上限制了其在储氢方面的进一步研究和应用。目前,该体系的研究热点主要集中在优化不同的改性方法,目的是得到低成本、大批量、小颗粒和稳定性高的纳米MgH2,并已取得了一定的进展;但要获得能够在环境温度下具有理想热力学性能和实际应用价值的镁基储氢材料,仍面临巨大挑战。本文中,我们总结了镁基合金储氢材料的研究进展,并进一步梳理了文献中关于优化和改变热力学和动力学性能的方法,为获得具有高容量、低成本、吸放氢动力学和热力学性能优异的镁基储氢材料提供更好的实验经验和理论支持。     

Study on Hydrogen in Mixed Gas Separated by Rare Earth Hydrogen Storage Alloys

采用中频感应炉在氩气保护下制备稀土镍系AB5型贮氢合金和La-Mg-Ni系AB3型贮氢合金。利用H2、N2和CH4配制的混合气体来模拟工业尾气,对利用稀土贮氢合金分离混合气体中氢气的纯度、合金抗杂质气体毒化及抗粉化性能进行研究。结果表明,稀土镍系AB5型合金由CaCu5型结构组成,AB3型La-Mg-Ni系合金为多相结构,由(La,Mg)Ni3、LaNi5以及LaNi2型相组成。在分离混合气体中氢气时,贮氢合金均受到杂质气体的毒化,导致吸氢速率降低,吸氢量减少。La-Mg-Ni系合金的抗粉化性能好于LaNi5及其多元化合金。综合考虑分离氢气的纯度、合金的抗毒化及抗粉化性能,认为LaNi3.7Mn0.4Al0.3Fe0.4Co0.2合金分离氢气的效果较好,氢气纯度可以达到90.7%。     

钛钒铬基合金的贮氢性能研究

钛钒铬基贮氢合金贮氢量大，吸放氢条件温和，是国内外贮氢材料研究的热点之一。为此研究了钛钒铬基合金中V、Cr含量对贮氢性能的影响，结果表明：随着金属元素V含量的增加，合金的放氢平台压力略有降低和吸放氢量略有增大。而随着金属元素Cr含量的增加，合金的放氢平台压力升高，放氢量则明显提高。随着放氢温度提高放氢的平台压力升高，放氢量则增大。     

Hydriding/dehydriding properties of Mg-Ni-based ternary alloys synthesized by mechanical grinding

The Mg-Ni-based ternary alloys Mg2-xTixNi(x=0, 0.2, 0.4) and Mg2Ni1-xZrx(x=0, 0.2, 0.4) were successfully synthesized by mechanical grinding. The phases in the alloys and the hydriding/dehydriding properties of the alloys were investigated. Mg2Ni and Mg are the main hydrogen absorption phases in the alloys by XRD analysis. Hydriding kinetics curves of the alloys indicate that the hydrogen absorption rate increases after partial substitution of Ti for Mg and Zr for Ni. According to the measurement of pressure-concentration-isotherms and Van't Hoff equation, the relationship between ln p(H2) and 1 000/T was established. It is found that while increasing the content of correspondingly substituted elements at the same temperature, the equilibrium pressure of dehydriding increases, the enthalpy change and the stability of the alloy hydride decrease.     

V取代TiCr基储氢合金中部分Cr对储氢性能的影响

研究了以V取代TiCr基储氢合金中的部分Cr对合金的吸氢平台压力、储氢容量以及储氢性能的影响.X射线衍射分析表明,合金的相组成随着合金中V含量的增加由单一的Laves相经由两相混合共存逐渐转变为单一的体心立方相;压力-温度-组成测试结果表明:V取代TiC1.8合金中的部分Cr可以有效降低合金的吸氢平台压力,提高合金的最大储氢量,同时合金吸氢反应的焓变也有很大的增加.     

金属氢化物氢压缩机用AB2型Ti- Mn基储氢合金研究

制备了AB2型Laves相Ti- Zr- Mn- Cr- V- Fe系列氢压缩材料,对于V- Fe、Mn/Cr比值和Zr含量对合金吸放氢平台特性和热力学性能的影响进行了研究,优化出具有优异综合储氢性能的氢压缩材料Ti0.9Zr0.1Mn1.4Cr0.35V0.2Fe0.05合金.该合金具有较低的吸放氢平台压力、较小的压...     

Structure and electrochemical properties of La-Mg-Ni system hydrogen storage alloys with different Co contents

1 INTRODUCTIONTo increase the discharge capacity of nickel/metal-hydride ( Ni/ MH) batteries , new types ofhydrogen storage alloys with higher energy densityhave been paid considerable attention by research-ers . Particularly , recent investigations on theR-Mg-Ni (R=rare earth or Ca element) systemhydrogen storage alloys have led to a newseries ofternary alloys with a high hydrogen storage capaci-ty[1 3]. Kohno et al[4]found that the maxi mumdis-charge capacity of the La0 .7Mg0 .3Ni2 …     

ZrCo合金储放氢同位素研究

研究了ZrCo合金吸收、释放和分离氢同位素的性能,相同温度下,合金吸氘量小于吸氢量,吸放氘平台压力明显高于吸放氢平台压力,说明合金具有良好的同位素效应.对合金吸氢/氘活化动力学曲线的研究表明,合金在首次吸氢/氘过程中表现出明显的同位素效应,但是随着合金的充分活化,这种同位素效应几乎消失.根据ZrCo合金吸放氢的同位素效...     

Structure and Electrochemical Hydrogen Storage Properties of as-Milled Mg-Ce-Ni-Al-Based Alloys

At room temperature,crystalline Mg-based alloys,including Mg_2 Ni,MgNi,REMg_(12) and La_2 Mg_(17),have been proved with weak electrochemical hydrogen storage performances.For improving their electrochemical property,the Mg is partially substituted by Ce in Mg-Ni-based alloys and the surface modification treatment is performed by mechanical coating Ni.Mechanical milling is utilized to synthesize the amorphous and nanocrystalline Mg_(1-x)Ce_xNi_(0.9)Al_(0.1)(x=0,0.02,0.04,0.06,0.08)+50 wt%Ni hydrogen storage alloys.The effects made by Ce substitution and mechanical milling on the electrochemical hydrogen storage property and structure have been analyzed.It shows that the as-milled alloys electrochemically absorb and desorb hydrogen well at room temperature.The as-milled alloys,without any activation,can reach their maximal discharge capacities during first cycling.The maximal value of the 30-h-milled alloy depending on Ce content is 578.4 mAh/g,while that of the x=0.08 alloy always grows when prolonging milling duration.The maximal discharge capacity augments from337.4 to 521.2 mAh/g when milling duration grows from 5 to 30 h.The cycle stability grows with increasing Ce content and milling duration.Concretely,the S_(100) value augments from 55 to 82% for the alloy milled for 30 h with Ce content rising from 0 to 0.08 and from 66 to 82% when milling the x=0.08 alloy mechanically from 5 to 30 h.The alloys' electrochemical dynamics parameters were measured as well which have maximum values depending on Ce content and keep growing up with milling duration extending.     

退火对快淬法制备的LaNi_(4.25)Al_(0.75)合金组织和储氢性能的影响

采用熔体旋淬法制备了LaNi4.25Al0.75合金,用XRD、SEM及吸氢PCT曲线(压力-组成等温线)和动力学测试等方法,研究了退火处理对合金结构和储氢性能的影响。XRD测试结果表明,退火后,合金保持CaCu5结构,但晶粒变大。PCT和动力学测试结果表明,经过退火处理的合金与快淬态相比,吸氢量增加,吸氢平台变宽,吸氢速度变快。