La0.55Pr0.05NdxMg0.4-xNi3.3Al0.1(x=0.10～0.20)储氢合金的研究Ⅰ:相结构和气相吸放氢性能

中频感应熔炼法制备了La0.55Pr0.05NdxMg0.4-xNi3.3Al0.1(x=0.10、0.15、0.20)储氢合金.通过X射线衍射(XRD)和Rietveld方法分析了每个合金的相结构,分析结果表明,由于Nd/Mg比不同,三个合金的相组成不完全相同.同时应用扫描电镜(SEM)察了合金的形貌并结合能谱(EDS)方法测定了各相的组成,测定结果与XRD分析结果有所不同.La0.55Pr0.05NdxMg0.4-xNi3.3Al0.1(x=0.10、0.15、0.20)合金在313 K第一次吸放氢的P-C-T曲线显示出两个平台压力,分别对应于(La,Mg)2(Ni,Al)7相和La(Ni,Al)5相.合金的储氢容量随X值的增大先增加后减小,这种变化规律可能与合金中储氢相的丰度以及晶胞体积有关.该系列合金的吸/放氢动力学曲线表明,Nd含量适中的合金的吸/放氢动力学性能相对较好.     

Nd元素部分取代对La_(0.8-x)Nd_xMg_(0.2)Ni_(3.3)Co_(0.5)(x=0～0.15)储氢合金结构和电化学性能影响

研究了Nd元素部分取代对La0.8-xNdxMg0.2Ni3.3Co0.5(x=0～0.15)合金的相结构和电化学性能影响。研究发现,由X射线衍射图谱分析,合金主要由CaCu5型相、PuNi3型相及少量Pr5Co19型相组成,随着Nd含量的增加,合金物相晶胞参数和晶胞体积在逐渐降低。合金电极电化学测试显示,随着Nd含量的增加,La0.8-xNdxMg0.2Ni3.3Co0.5(x=0～0.15)合金电极电化学容量从370.5 mAh.g-1(x=0)增加到最大容量377.7 mAh.g-1(x=0.05),然后下降369.2 mAh.g-1(x=0.15);合金电极电化学容量经过100次循环的容量保持率S100从65.9%(x=0)增加到最大至72.8%(x=0.15);合金电极的高倍率性能HRD1200逐渐从83%(x=0)增加到88%(x=0.15),动力学测试分析结果显示合金高倍率性能是由电催化活性和氢在合金体内的扩散两个过程控制共同控制的。综合考虑,Nd取代量为0.15时,合金电极电化学性能较好。     

Ti/Cr比对(VFe)50Ti26-xCr24+x(0≤x≤2.0)储氢合金吸放氢性能的影响

为研究不同Ti/Cr比对(VFe)50Ti26-xCr24+x(0≤x≤2.0)储氢合金吸放氢性能的影响规律,采用FeV80中间合金制备了低成本储氢合金并系统研究了储氢合金的吸放氢性能及组织结构.PCT及XRD实验结果表明:随着Ti/r比的降低(x的增加),合金的吸放氢量均呈现减小的趋势,放氢平台压则不断增大,所有的合金均由主相BCC及稀土氧化物CeO2相组成,主相BCC的晶格常数随着Ti/Cr比的降低而减小.     

La_(15-x)Nd_xFe_(14)Ni_(64)Mn_5B_2(x=0～6)储氢合金的结构和电化学性能

采用中频感应熔炼-快淬炉制备了La15-xNdxFe14Ni64Mn5B2(x=0、2、4、6)储氢合金。扫描电镜(SEM)及能谱(EDS)分析表明,这些合金由(La,Nd)Ni5相、(Fe,Ni)相和(La,Nd)3Ni13B2相组成。X射线衍射(XRD)分析表明,Nd含量对合金的相组成没有影响,但随Nd含量的增加,衍射峰向高角度方向轻微位移。电化学测试表明,随x值的增大,合金电极的放电容量及高倍率放电能力(HRD)先增加后减小,x=2时的放电容量(302mAh.g-1)最高,HRD值(1050 mA.g-1放电时为65.6%)最大。充放电循环稳定性随x值的增大而增加。适量的Nd替代La有利于改善LaFeNiMnB储氢合金的综合电化学性能。     

高压复合储氢装置用Ti-Zr-Cr-Mo-Mn储氢合金

高压复合储氢装置将高压储氢技术与固态储氢材料相结合,具有高压气态储氢质量储氢密度高与固态储氢材料体积储氢密度高的双重优势,有效提升实用化高压复合储氢装置的能量储氢密度和空间利用率。发展适合于高压复合储氢装置用固态储氢材料是提升高压复合储氢装置性能的关键。本文研究了矿产资源丰富、低成本的AB₂型Ti-Zr-Cr-Mo-Mn储氢合金,结果表明(Ti_0.85Zr_0.15)_1.1Cr_0.95Mo_0.05Mn储氢合金在303,323和343 K放氢平台压分别为0.78,1.44和2.46 MPa,303 K下最大吸氢容量1.76%,吸氢平台压为1.02 MPa,滞后因子为0.27,吸氢焓变(ΔH)和熵变(ΔS)分别为21.5 kJ·mol^-1 H₂和90.3 J·K^-1·mol^-1 H₂,适用于高压复合储氢装置用储氢合金。     

MnNi5—x（CoAlMn）lx／Mg纳米晶复合储氢合金的吸氢性能

研究了机械合金化制备的ＭｍＮｉ５－ｘ（ＣｏＡｌＭｎ）ｘ／Ｍｇ纳米晶复合储氢合金的吸氢特性。通过测定不同镁含量的ＭｍＮｉ５－ｘ（ＣｏＡｌＭｎ）ｘ／Ｍｇ纳米晶复合储氢合金的吸氢ＰＣＴ曲线，考察了镁含量对其吸氢特性的影响。     

Mg_(10)Al_((7-x))Li_2Ti_x(x=0,1,2,3)合金的制备及储氢性能研究

在氩气保护下,采用机械合金化法制备Mg_(10)Al_((7-x))Li_2Ti_x(x=0,1,2,3)合金,并通过XRD、SEM以及DSC等手段对合金进行表征。结果表明,适量的Ti替代Al可以提高合金的吸氢量、降低合金的初始氢化/脱氢温度和提高合金氢化/脱氢动力学性能。Mg_(10)Al_((7-x))Li_2Ti_x(x=1,2,3)合金样品比Mg10Al7Li2合金的初始氢化温度都降低了62K,而初始脱氢温度则分别降低了77、98和59K。当Ti的替代量为x=2时,合金的综合储氢性能最好。     

MmNi5-x(CoAlMn)x/Mg纳米晶复合储氢合金的吸氢性能

研究了机械合金化制备的ＭｍＮｉ５－ｘ（ＣｏＡｌＭｎ）ｘ／Ｍｇ纳米晶复合储氢合金的吸氢特性。通过测定不同镁含量的ＭｍＮｉ５－ｘ（ＣｏＡｌＭｎ）ｘ／Ｍｇ纳米晶复合储氢合金的吸氢ＰＣＴ曲线,考察了镁含量对其吸氢特性的影响。根据对吸氢速度的测定研究了机械合金化对储氢合金的吸氢动力学特性的影响。机械合金化制备的纳米晶复合储氢合金的活化性能与ＭｍＮｉＭ５－ｘ（ＣｏＡｌＭｎ）ｘ铸态合金相比有较大的提高,不需活化或只需一次活化即可吸氢,吸氢量及吸氢的动力学性能与铸态合金相比也有很大的提高。最后对机械合金化形成的纳米晶吸氢特性进行了分析。     

La(Al1-xMgx)2合金的结构及氢化特性研究

通过感应熔炼方法制备了La（Al1-xMgx）2合金，并对其进行了退火处理。结果表明，当x≤0．4时，Mg部分替代Al没有改变合金的晶体结构，仍然是由单相La（A1，Mg）2构成；当x≥0．6时，合金是由La（Al，Mg）2，LaMg3和LaMg相构成。呈C15型的Laves相La（Al，Mg）2的点阵参数随着Mg替代量x的增加而增加。Mg部分替代Al的La（Al0.6Mg0.4）2合金在473K和5MPa氢压下反应5d以后，可以分解成LaH3，MgH2和La3Al11。     

LaMg11Zr+200%Ni+x%La(x=O,5,10)储氢合金结构及电化学性能

采用机械合金化法(MA)制备了非晶态LaMg11Zr+200%(质量分数,下同)Ni+x%La(x=0,5,10)系列储氢合金,并详细研究了La添加对该系列合金的相结构及电化学性能的影响.结构分析表明,球磨20h该系列合金都呈非晶态,La添加后合金颗粒得到明显细化;电化学研究表明,La添加后,合金电极充电阻力减小,放电容量随La含量的增加而增大,适量v的添加一定程度上改善了合金电极的循环稳定性和动力学性能,LaMg11Zr+200%Ni+5%La合金电极达到最大放电容量597.2mAh·g-1,循环30次后的容量保持率仍为53.5%.     

不同Mn含量对A2B7型La-Y-Ni储氢合金性能的影响

采用真空熔炼法制备了不同Mn含量的A2B7型LaY2Ni10.2—xMnxAl0.3 (x=0.1、0.2、0.3、0.4、0.5)储氢合金。通过物相性能测试、气态储氢性能测试和电化学充放电循环性能测试等方法,系统研究了B侧Mn元素部分替代Ni元素对合金相结构和性能的影响。结果表明：制备的合金为多相结构,其中,主相为Ce2Ni7,副相为Gd2Co7、PuNi3和LaNi5。随着Mn含量的增加,Ce2Ni7相含量先增大后减小。当x=0.3时,LaY2Ni9.9Mn0.3Al0.3合金有最大吸氢量,为1.132%。经过150次充放电循环,x=0.3时,合金的容量保持率最高,为58.0%。     

La0.55Pr0.05NdxMg0.4-xNi3.3Al0.1(x = 0.10～0.20)储氢合金的研究Ⅱ:电化学性能

研究了La0.55Pr0.05NdxMg0.4-xNi3.3Al0.1(x=0.10,0.15,0.20)储氢合金的电化学性能.随着合金中Nd/Mg比的增加,合金电极的放电平台逐渐降低,电极极化减小.x=0.15的合金具有较高的电化学容量(372mAh·g-1),而x=0.10的合金具有较好的倍率放电能力(HRD1800=73.1%).合金电极的循环寿命随着Nd含量的增加而逐渐改善.合金电极的电化学阻抗谱(EIS)表明,随Nd含量减小,合金电极的电荷迁移电阻逐渐减小,动力学性能增强.线性极化测试表明,随着Nd/Mg比的减小,合金电极表面的电化学反应速率增加.通过合金电极阳极电流对时间响应的半对数曲线计算的氢扩散系数随着Nd/Mg比降低而增加,说明合金内部的氢扩散能力也提高.     

急冷对Ti_(0.32)Cr_(0.345)V_(0.25)Fe_(0.03)Mn_(0.055)合金储氢性能的影响

为了研究急冷对储氢合金残余氢量的影响,利用真空电弧熔炼炉和铜模喷铸制备了Ti_(0.32)Cr_(0.345)V_(0.25)Fe_(0.03)Mn_(0.055)合金,采用XRD、PCT(压力-容量-温度)、TG/DTA等手段分析了急冷对储氢合金吸放氢性能的影响。结果表明,铸态合金和急冷合金均由BCC固溶体主相和Laves第二相组成;急冷对首次吸氢动力学行为影响较大,由铸态时的化学反应控制变为急冷时的新相晶核形成长大控制;急冷后,合金吸放氢平台压得到提高,且吸氢起始点左移,但吸放氢滞后性增大。TG/DTA曲线表明,急冷并没有改变合金的残余氢量,但氢化物放氢温度升高。     

La_(15-x)Ce_xFe_(14)Ni_(64)Mn_5B_2(x=0～6)储氢合金结构及电化学性能研究

采用真空速凝工艺制备La15-xCexFe14Ni64Mn5B2(x=0、2、4、6)储氢合金薄带,分析合金结构并测试其电化学性能。四个合金均由三相组成,分别为LaNi5相(基体相)、La3Ni13B2相和(Fe,Ni)相。随替代元素Ce替代量的逐渐增加,合金的活化性能、最大放电容量和高倍率放电性能(HRD)都有所降低,但循环稳定性明显改善,充放电循环100次的容量保持率(S100)从62.4%(x=0)增加到了的81.4%(x=6)。     

放电等离子烧结制备储氢合金的应用研究现状

介绍了放电等离子烧结制备储氢合金的可行性,从La-Mg-Ni系、Mg基、Ti-V基合金的微观结构及其吸放氢性能等角度综述了放电等离子烧结在储氢合金中的应用研究进展,并指出储氢合金吸放氢性能的改善原因在于适当温度的放电等离子烧结促进了合金中新相的形成,控制了合金晶粒尺寸。     

包覆铜薄膜的储氢合金性能的研究

用化学镀法将LaNi_5颗粒镀上一层铜薄膜,镀铜量可控制在10～30wt％之间。用X射线衍射、扫描电镜对其进行了结构、形貌、元素分布等的观察、分析证明得到均匀的铜镀层。PCT曲线的测试说明镀铜量对吸、放氢压力组成等温线影响不大;随着镀铜量的增加,放氢速度显著增加。用镀铜量13.7％的粉末压片进行100次吸放氢的循环,结果没有发现裂纹和粉化。     

Ce替代La对合金LaNi4.5Al0.5储氢性能及热力学的影响

金属Ce替代LaNi_4.5Al_0.5合金中的La用以提高金属吸/放氢热力学性能。通过研究合金La_1-xCe_xNi_4.5Al_0.5(x=0～0.4)的相结构、储氢热力学以及吸/放氢动力学发现,所制备的合金主相为六方晶系LaNi₅相;随着Ce替代量的增加(x=0～0.4),合金晶体结构中a轴呈现减小的趋势、c轴及各向异性(c/a)呈现出先增大后减小再增大的趋势;储氢性能测试表明,随着Ce替代量的增加,合金的吸/放氢平台压升高,最大储氢量减小;合金吸/放氢反应热优化程度与各向异性(c/a)呈现出相同趋势,当x=0.2时,合金吸放氢反应焓变分别降低至26.33 kJ/mol和24.30 kJ/mol。     

烧结温度对TiNi储氢合金电化学性能的影响

采用X射线衍射(XRD)分析,充放电测试,线性极化和电位阶跃等方法研究了在750,850,950℃3个不同温度下进行固相烧结对TiNi储氢合金的相结构和电化学性能的影响。结果表明:随着烧结温度的提高,TiNi合金最大放电容量由179.0 mAh.g-1增加到188.1和211.3 mAh.g-1。虽然温度的升高并没有提高合金的交换电流密度,但却大大增强了氢在合金中的扩散速率,扩散系数D从750℃的2.49×10-10cm2.s-1增加到850℃的2.61×10-10cm2.s-1和950℃的3.48×10-10cm2.s-1,从而显著的改善了合金电极的高倍率放电性能(HRD)。950℃烧结后的合金在1500 mA.g-1的放电电流下仍然可以放出84.6 mAh.g-1的电量。     

一种新型稀土合金MLNi_(4.5)Al_(0.5)的贮氢性能

本文研究了新型稀土合金ＭＬＮｉ４．５ Ａｌ０．５ 的ＰＣＴ性能、动力学特性、活化性能、循环性能及抗ＣＯ 毒化性能,并与ＬａＮｉ５ 合金进行了比较,结果表明,ＭＬＮｉ４．５ Ａｌ０．５ 的活化性能、循环稳定性及抗ＣＯ 毒化性能均优于ＬａＮｉ５,是一种具有应用前景的稀土贮氢合金。     

TiFe储氢合金的电化学性能研究

研究了机械合金化（MA）、真空电弧熔炼、熔炼后短时间球磨、退火和辐射照对TiFe合金电化学性能的影响。短时间球磨可提高TiFe合金放电容量和倍率放电性能,高能辐照可以激活电极表面活性,促进活化;机械合金化可以降低电极极化,增加循环寿命;退火对TiFe合金的电化学性能不利,同时,对真空电弧熔炼TiFe合金在高温时的电化学性能作了初步研究。