机械合金化制备镁系储氢材料的研究进展

机械合金化法是新近发展起来的制备镁系储氢材料的较佳工艺.综述了国内外采用该法制备镁系储氢材料的研究进展情况,报道了机械合金化法制备MgH4、Mg2Ni、多元镁基储氢合金、非晶态镁系储氢合金及纳米复合镁系储氢材料的最新研究成果,总结认为,机械合金化可以显著改善镁系储氢材料的动力学性能和电化学性能,提高储氢量.     

Mg2Ni系储氢合金的制备及其性能研究

采用感应熔炼法制备出两种镁基储氢合金,即Mg2Ni和Mg2Ni0.9Zr0.1;对两种合金进行扩散退火处理,并对退火处理前后的金相显微组织进行了比较研究;最后对这两种合金进行了X射线衍射实验和吸放氢性能测试实验.研究结果表明该方法制备出的镁基储氢合金活化性能优良;扩散退火能显著改善镁基储氢合金的显微组织和储氢性能.     

机械合金化法制备镁基储氢合金的研究进展

机械合金化法是制备镁基储氢合金的较佳工艺。对近年来机械合金化法制备镁基储氢合金的研究开发,特别是在多元合金化、复合储氢合金等方面的发展进行了系统阐述。总结认为,机械合金化法可以显著改善镁基储氢合金的动力学性能和电化学性能,提高储氢量。未来镁基储氢合金应向复合材料、新方法与机械合金化法相结合、材料的计算机设计等方面发展。     

镁基储氢合金制备技术的研究进展

镁基储氢合金以其储氢容量高、质量轻、资源丰富等一系列优点,成为目前很有发展前景的储氢合金材料之一。综述了镁基储氢合金制备工艺的研究进展,对高温熔炼法、机械合金化法、扩散法和电沉积法这4种镁基储氢合金的制备方法进行了概述,并对镁基储氢合金性能的改善方法进行了简略总结。通过对比各制备方法之间的区别及特点,对镁基储氢合金制备方法的发展方向进行了分析与展望。     

镁基储氢材料研究现状

从镁基储氢材料体系、制备方法及其应用研究等方面对该类材料进行了综述,归纳分析了影响镁基储氢材料吸放氢性能的因素,明确了镁基储氢材料未来的研究方向。     

镁基储氢合金制备方法的研究进展

报道了镁基储氢合金制备方法的研究进展。对熔炼法、粉末烧结法、扩散法、机械合金化法和氢化燃烧合成法等几种主要方法制备镁基储氢合金的基本原理和方法进行了综述。总结了这些合金制备技术制取的合金的充放氢性能和电化学性能，并讨论了不同制备方法对合金性能的影响。指出了今后镁基储氢合金制备方法的研究重点。     

高容量型混合稀土—镁—镍基储氢合金的研究

为制备具有高容量的储氢合金,研究了化学计量比、镁含量、稀土组成和制备技术对混合稀土-镁-镍基储氢合金结构和电化学性能的影响,并给出了典型的测试结果。通过调整合金的化学组成和改进制备工艺,制备了低镁含量的Ml_(0.88)Mg_(0.12)Ni_(3.0)Mn_(0.10)Co_(0.55)Al_(0.10)合金。该合金由CaCu_5型相,Ce_2Ni_7型相和Pr_5Co_(19)型相组成,最大放电容量可以达到386 mAh/g,300个充放电循环后合金的放电容量为315mAh/g,仍为最大放电容量的81.6%。     

镁基储氢材料的研究进展与发展趋势

对近年来镁基储氢材料的研究开发概况、制备技术以及应用研究等方面进行了系统阐述,分析了影响镁基储氢材料储氢性能的主要因素,总结了采用机械合金化法、储氢合金组元部分替代、添加催化剂制成复合材料及表面改性等方法可以有效改善储氢性能,并对镁基储氢材料研究中存在的问题以及今后的发展方向进行了探讨与展望.     

Cu的添加对Mg2Ni合金储氢性能的影响

采用机械合金化法,制备了Mg2Ni1-xCux(x=0、0.1、0. 3)合金,研究了Cu对Mg2Ni储氢合金储氢性能的影响.XRD和SEM研究表明Cu的加入使合金中产生了Cu11Mg10Ni9新相.利用PCT测试仪测定了合金的储氢性能,结果表明,添加Cu元素会降低合金的吸氢量,但能有效地提高放电容量和循环稳定性.制备出的Mg2Ni0.9Cu0.1与Mg2Ni0.7Cu0.3相比,前者具有较大的吸氢量,后者的放电容量较大,循环稳定性较好.     

镁基储氢复合材料的研究进展

综述了镁基储氢复合材料开发和研究的最新进展，重点介绍了稀土／镁基储氢复合材料和镍／镁基储氢复合材料的主要种类、吸放氢性能和相关的制备工艺，简要分析了钛、铁、钒、锆／镁基储氢材料的研究现状和存在的问题，讨论了镁基储氢复合材料在储氢电极材料方面的应用前景。     

核壳结构纳米镁基复合储氢材料研究进展

氢能的有效开发和应用主要需解决氢的安全、高效储运瓶颈问题。MgH_2具有高储氢容量、资源丰富以及成本低廉等优点,被认为是最具发展前途的一类储氢材料。但是,MgH_2较高吸放氢温度和较慢吸放氢速率限制了其实际应用。核壳结构纳米镁基储氢材料有助于材料储氢性能的改善,目前已取得了大量成果。本文针对国内外纳米镁基核壳结构储氢体系研究现状,归纳了该类储氢材料的制备方法,重点阐述和总结了其吸放氢热力学动力学性能、微观结构、物相变化,并对该领域的研究成果和方向进行了总结和展望,指出调控核壳结构镁基材料的纳米尺寸、添加高效纳米催化剂及其综合协同作用是镁基储氢材料领域未来的研究趋势和重要研究方向。     

Mg-Ni系储氢合金元素取代改性的研究进展

综述了对Mg-Ni系储氢合金进行元素取代改性的最新研究进展,分析了Mg-Ni系储氢合金A、B两侧元素的构成,并分别按Mg-Ni系中A、B两侧元素的性质,讨论了这些元素部分取代A2B型Mg2Ni和AB型MgNi合金中的Mg和Ni对Mg-Ni系合金储氢性能的影响。对近年来研究的多元Mg基储氢合金的充放氢性能和电化学性能进行了系统的阐述,总结了取代元素在降低Mg-Ni系储氢合金的氢化物生成热和放氢温度、提高合金电极循环寿命时的作用。     

Al的添加对Mg2Ni储氢合金结构和氢扩散能力的影响研究

采用烧结-机械球磨二步法制备了Mg2-xAlxNi(x=0、0.3)储氢合金材料,研究了Al元素的加入对Mg2Ni储氢合金结构和氢扩散能力的影响.XRD和SEM研究表明Al 元素的加入会使储氢合金产生Al3Ni2和Mg3AlNi2新相,并且在表面覆盖分布各异的棱角多边形颗粒,利用循环伏安法测定了Mg2-xAlxNi(x=0、0.3)储氢电极的氢扩散系数,结果表明:Al元素的加入能显著改善Mg2Ni储氢合金结构,提高了氢扩散能力.     

Hydrogen storage properties and phase structures of RMg2Ni (R = La,Ce, Pr,Nd) alloys

RMg₂Ni alloys were prepared by inductive melting where R is rare earth (R = La, Ce, Pr, Nd). X-ray diffraction (XRD) patterns revealed a single-phase composition of RMg₂Ni phase when R was one of the three elements (La, Pr, Nd), and a double-phase composition of CeMg₂Ni and CeMg₃ phases when R was Ce. In the hydriding process, RMg₂Ni phases transformed to rare earth hydrides (R-H) and Mg₂NiH₄ phase, and for CeMg₃ phase, it is decomposed to CeH_2.74 and MgH₂ phases. The enthalpy change of Mg₂Ni phase in RMg₂Ni alloys during the hydriding/dehydriding process was smaller compared with that of pristine Mg₂Ni alloy, which could be attributed to the existence of R-H. The hydrogen storage properties of RMg₂Ni alloys changed with different R compositions in R-H. At 573 K, the NdMg₂Ni alloy had the highest hydrogen storage capacity and dehydriding plateau, and the descending order of hysteresis was PrMg₂Ni < NdMg₂Ni < CeMg₂Ni < LaMg₂Ni, which suggested that the PrMg₂Ni alloy exhibited a better cycling stability and reversibility than the other three alloys. At 523 K, the uptake time of RMg₂Ni alloys to reach 90% of the maximum hydrogen storage capacity was 75 s, 34 s, 65 s and 52 s, respectively, compared with 110 s of pristine Mg₂Ni alloy. Therefore, we believed the R-H in the alloys not only improved their thermodynamic properties but also accelerated their hydriding kinetics.     

Ti-Cr-Mn-M(M=V、Fe、Ni、Cu)合金的储氢性能

为改善Ti(Cr-Mn)2 AB2型合金的储氢性能,采用A侧过化学计量和过渡金属部分替代Mn进行多元合金化,系统研究了Tix(Cr-Mn-M)2(x=1.0,1.1;M=V、Fe、Ni、Cu)合金的储氢性能.研究结果表明,V、Fe、Ni、Cu部分替代Mn进行多元合金化后,合金主相仍保持C14(MgZn2)型Laves相,合金晶胞体积增大.合金化元素部分替代Mn后合金的活化性能得到明显改善,合金吸放氢量增大,吸放氢压力滞后减小.除Fe使合金放氢平台压力有所升高外,其余合金化元素均使合金的吸放氢平衡压力有不同程度的降低,这是由于合金的晶胞体积增大所致.在所形成的合金中,以Ti1.1Cr1.2Mn0.5CuO0.3的综合性能最好,其室温下吸放氢量分别达到1.95%和1.72 9,6(质量分数).采用该合金与自制的轻质高压储氢容器(工作压力为40MPa)复合组成金属氢化物复合式高压储氢器,对其储氢密度的计算结果表明,当储氢合金的填充量(体积分数)达到0.20时,该复合式储氢器总的体积储氢密度将提高57%.     

Effect of the partial replacement of magnesium by nickel on the properties of some lanthanum-magnesium alloys for hydrogen storage

The absorption-desorption properties of LaMg₁₁Ni and La_0.9Ca_0.1Mg₁₁Ni alloys with respect to hydrogen are investigated. The results obtained on the hydrogen desorption rate from the hydrided alloys are compared with data on this rate found with the isostructural alloys LaMg₁₂ and La_0.9Ca_0.1Mg₁₂ as well as with the binary alloy La₂Mg₁₇ and its analogues La₂Mg₁₆Ni, La_1.8Ca_0.2Mg₁₇ and La_1.8Ca_0.2Mg₁₆Ni. It is shown that the partial substitution of nickel for magnesium in lanthanum-magnesium alloys causes acceleration of the desorption of hydrogen stored in them. The extent of this effect depends on the number and character of phases formed during hydriding of the alloys.