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。     

La-Mg-Ni系A2B7型合金相结构与储氢性能研究进展

氢的燃烧热值高、储量丰富、燃烧产物零污染,被认为是理想的能源载体。氢能的发展对“双碳”目标的实现具有重要的支撑作用,而氢能的发展又离不开高密度、低成本的储氢材料。La-Mg-Ni系A₂B₇型储氢合金是在La-Ni二元合金的基础上发展起来的一类新型储氢合金,具有储氢容量高、原料成本低等优势。Mg加入到La-Ni合金后进入到[A₂B₄]亚单元中,抑制了氢致非晶化现象,使结构保持稳定,加速了合金的实用化进程。La-Mg-Ni系A₂B₇型储氢合金本征储氢容量可达到1.80%以上(质量分数),显著高于已经商品化的AB₅型储氢合金。La-Mg-Ni系A₂B₇型储氢合金的晶体结构可调控性强,并且容易受到组成与制备条件细微变化的影响。基于以上认识,重点关注了关于La-Mg-Ni系A₂B₇型储氢合金组成与制备技术等相关的研究报道,较为系统地综述了元素取代和制备技术等...     

(Ti0.1V0.9)1-xFex(x=0～0.06)合金的相结构及储氢性能

系统研究了(Ti0.1V0.9)1-xFex(x=0、0.02、0.04、0.06)合金的相结构及其储氢性能.XRD及SEM分析表明,所有合金均由单一的体心立方(BCC)结构的钒基固溶体相组成;随着Fe含量的增加,合金的点阵常数呈线性递减,晶胞体积也随之逐渐降低.储氢性能测试表明,该系列合金的动力学性能均比较好,在10℃和4MPa初始氢压条件下,合金无需氢化孕育期就能吸氢.随着Fe含量从x=0增加至x=0.06,合金的活化性能得到改善;10℃最大吸氢量则从509.5ml/g逐渐降至424.8ml/g;而50℃有效放氢量先升后降,并在x=0.04时达到最高值255.6ml/g.在所研究的合金中,Ti0.096V0.864Fe0.04合金具有最佳的综合性能,经2次吸放氢循环即可活化,10℃最大吸氢量为494.5ml/g,50℃有效放氢量达到255.6ml/g.     

Ti0.096V0.864Fe0.04合金的储氢性能研究与物相分析

研究了Ti0.096V0.864Fe0.04合金的储氢性能、热力学特性及吸放氢物相变化.研究结果表明,该合金具有较好的吸放氢压力平台特性,合金的20℃最大吸氢量达到3.75%(质量分数),氢化物生成焓变△H°为-26.6kJ·(mol H2)-1,熵变△S°为-102.5J·(K·mol H2)-1.合金颗粒度、吸放氢循环次数对合金的吸氢速度都有较大影响.该合金具有较好的抗粉化能力,经过10次吸放氢循环后合金粉的平均粒径比吸氢前仅减小约1/5.XRD及SEM分析表明,合金未吸氢前是由单一的体心立方(BCC)结构的钒基固溶体相组成;4MPa下吸氢后生成大量面心立方(FCC)结构的Ti0.096V0.864Fe0.04H2.01和少量体心四方(BCT)结构的Ti0.096 V0.864 Fe0.04H0.81两种氢化物相;50℃下对0.001MPa放氢后,合金中除Ti0.096V00864Fe0.04基BCC固溶体相外,还存在Ti0.096V0.864Fe0.04H0.81氢化物相.     

Zr部分替代Ti对Ti_(20)Cr_(24)Mn_8V_(40)Fe_8低钒合金微观结构和储氢性能的影响

系统研究了Zr部分替代Ti对Ti_(20-x)Zr_xCr_(24)Mn_8V_(40)Fe_8(x=0,1,2,3,4)系合金的微结构和储氢性能的影响。XRD和SEM分析表明,无Zr铸态合金(x=0)由体心立方(BCC)结构的固溶体单相组成,而含Zr合金(x=1~4)则由BCC主相和C14型Laves第二相组成,且第二相沿主相晶界析出。随着Zr含量x的增加,BCC主相晶胞体积先增加后减小,在x=1时达最大;C14型Laves相晶胞体积则逐渐增大。储氢性能研究表明,在293K和4MPa初始氢压条件下,所有含Zr合金无需活化即可快速吸氢,且合金的吸氢量随着Zr含量的增加逐渐增加,当x=4时,吸氢量最大为2.38wt%。该系合金的放氢动力学性能优良,放氢在10min内即能完成,但该系合金有效放氢容量及放氢效率(放氢容量与吸氢容量之比)还有待改善。     

热处理对AB5型快淬态储氢合金组织结构及电化学性能的影响

为了研究热处理对AB5型快淬态储氢合金的组织结构及电化学性能的影响，在773K和973K分别对三种成分的快淬态储氢合金La1-xAx（Ni，Co，Sn）5进行了热处理，利用XRD与TEM技术分析了合金热处理前后的组织结构，利用充放电测试装置，研究了合金热处理前后的电化学性能．研究结果表明：热处理使合金内部晶格应力得以释放，恢复了扭曲的晶胞形状，使合金可以吸收更多的氢；热处理使晶粒得以细化，晶界比例相应增加，抗粉化能力增强．经过热处理后合金的容量及循环寿命均有所提高。     

Ti—Mn基储氢合金研究进展

综述了Ｔｉ－Ｍｎ基储氢材料的国内外研究现状与进展。详细介绍了已研究开发的二元、三元和多元合金及其储氢性能并讨论了影响储氢性能的主要因素。     

合金FeTi1.2+xwt%LaNi5(x=0,1,2,3,4)储氢性能的研究

采用合金化的方法向富钛储氢合金FeTi1.2中添加少量LaNi5以形成四元系合金FeTi1.2 xwt%LaNi5来改善FeTi1.2合金的储氢性能，虽然XRD没有检出合金中有LaNi5相的存在，但是FeTi1.2合金的储氢性能特别是活化性能得到了改善，FeTi1.2 xwt%LaNi5合金还具有较高的储氢量，293K吸氢的FeTi1.2 2wt%LaNi5合金在333K时的放氢量为186.4ml/g，明显超过FeTi1.2合金的172.3ml/g。     

退火温度对Mm(NiCoMnAl)5/5%(质量分数)Mg2Ni储氢合金结构和电化学性能的影响

采用二步熔炼法制备了Mm(NiCoMnAl)5/5%(质量分数)Mg2Ni复合储氢合金,并对其在不同温度(1023、1123和1223K)下进行退火热处理10h。用X射线衍射(XRD)、扫描显微镜(SEM)和电化学测试方法研究了退火温度对合金结构和电化学性能的影响。结果表明,铸态Mm(NiCoMnAl)5/5%(质量分数)Mg2Ni复合合金由LaNi5相和少量的Mg2Ni相组成,而退火态合金由LaNi5相和(La,Mg)Ni3新相组成。合金的最大放电容量和高倍率放电性能随退火温度的升高呈现出先增强后减弱的变化规律,其中退火温度为1023K时,合金电极的上述性能均达到最佳。合金的容量保持率随退火温度的升高而单调地增大,60次充放电循环后容量保持率从铸态合金的86.6%增大到退火合金(1223K)的92.4%。     

Al的添加对Mg2Ni合金储氢性能的影响

采用两步法(球磨 烧结),制备了Mg2-xAlxNi(x=0、0.1、0.3)合金,研究了Al对Mg2Ni合金储氢性能的影响.XRD和SEM研究表明Al的加入使合金中产生了Mg3AlNi2新相.利用PCT测试仪测定了合金的储氢性能,结果表明:添加Al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Mg1.9Al0.1Ni和Mg1.7Al0.3Ni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.     

热处理对LPC(NiCoAlMn)_(5.0)贮氢合金电化学性能的影响

研究了不同温度 (673K、1 1 73K、1 3 73K)热处理对贮氢合金活化性能、放电容量以及高倍率放电等电化学性能的影响。结果表明 ,1 1 73K、1 3 73K热处理后 ,合金充放电循环稳定性及高倍率放电性能得到改善。其中 1 1 73K热处理合金在 0 .4C充放电时最大放电容量与铸态合金相比没有下降 ,而循环稳定性及高倍率放电性能有明显的改善 ,具有优良的综合电化学性能     

热处理对贮氢合金V3TiNi（0.56）Al（0.2）电化学性能的影响

用自蔓延高温合成法制备了钒基固溶体贮氢合金V3TiNi0.56Al0.2并进行热处理,通过X射线衍射对合金进行结构表征,并采用模拟电池和循环伏安法对其电化学性能进行研究.结果表明:1173、1573K热处理后,合金中第二相TiNi的衍射强度下降,合金的组织分布显得更为均匀,晶粒变大;热处理后合金充放电循环稳定性及高倍率放电性能得到改善,铸态合金的最大放电容量为350mAh·g-1,热处理合金充放电时最大放电容量大于铸态合金,且循环稳定性有明显的改善,氢在合金中的扩散系数增大,高倍率放电性能较好.     

AB2型贮氢合金的表面处理

高容量的贮氢合金电极材料是高比能量ＭＨ－Ｎｉ动力电池的基础。Ｌａｖｅｓ相ＡＢ２型贮氢合金的贮氢量大、无污染、循环寿命长,但锆基Ｌａｖｅｓ相ＡＢ２型贮氢合金存在电极活化困难、电催化性能差、高倍率放电能力低下等缺点,严重影响了Ｌａｖｅｓ相贮氢合金在ＭＨ－Ｎｉ动力电池中的应用,因此贮氢合金的表面处理十分重要。综述了近年来对ＡＢ２型贮氢合金表面处理的研究情况。     

La1—xCex（NiCoMnAl）5贮氢合金电极的新型表面改性：含KBH4碱液热充 …

采用还原剂热充电法对Ｌａ１－ｘＣｅｘ（ＮｉＣｏＭｎＡｌ）５合金电极进行预处理。测试了电极的活化性能,最大放电容量、高倍率放电能力和氢的扩散系数,利用扫描电镜进行表面形貌观察和表面元素分析。结果发现处理后的合金电极在第二次充放电循环时就能完全活化;并在９００ｍＡ／ｇ的充放电电流密度下,其高倍率放电能力达到８５％左右;合金电极表面出现大量的微裂纹,氢在处理后的合金电极中的扩散系数为（２－３）＊１０＾－     

Mg Amorphous Zr0.9Ti0.1（Ni0.57Mn0.28V0.1Co0.05）2.1 Composite for Hydrogen Storage

The reactive mechanical alloying (RMA) method was used to produce Mg-40 wt pct amorphous Zr0.9Ti0.1(Ni0.57-Mn0.28V0.1Co0.05)2.l composite in this study, and the absorption/desorption property of the composite was improved remarkably. The composite possessed excellent kinetic properties even at moderate temperature (393 K) without activation. Owing to the formation of the embrittle MgH2, the reactive mechanical milling process reduced the particle size of Mg and made the composite phase being highly efficiently distributed, which determined the excellent hydriding properties of the composite.     

AB5-type Hydrogen Storage Alloy Modified with Ti/Zr Used as Anodic Materials in Borohydride Fuel Cell

1. IntroductionFuel cells are attractive alternative energy conversiondevices due to their higher efficiency and low pollution.Some fuel cells such as the proton exchange membranefuel cell (PEMFC), the alkaline fuel cell (AFC), and thephosphoric acid fuel cell (PAFC) require gaseous hydro-gen as the fuel. Establishing an available hydrogen stor-age system for these fuel cells is a key to satisfy the re-quirement of practical application. Though researchersin the world developed all kinds …     

用工业V205直接制备钒基固溶体贮氢合金

研究了五氧化二钒直接制备钒基固溶体贮氢合金的方法.分析测试了合金的化学成分、组织结构和贮氢性能.结果表明,用工业五氧化二钒可以合成钒基固溶体贮氢合金V3TiN0.56Al0.2;PCT曲线表明该合金已具备平衡吸放氢的性能,吸放氢容量为1.8×10-4m3/g;合金中含有少量的氧化物夹杂,但通过真空感应精炼,可使夹杂含量降低.     

用工业V2O5直接制备钒基固溶体贮氢合金

研究了五氧化二钒直接制备钒基固溶体贮氢合金的方法.分析测试了合金的化学成分、组织结构和贮氢性能.结果表明,用工业五氧化二钒可以合成钒基固溶体贮氢合金V3TiN0.56Al0.2;PCT曲线表明该合金已具备平衡吸放氢的性能,吸放氢容量为1.8×10-4m3/g;合金中含有少量的氧化物夹杂,但通过真空感应精炼,可使夹杂含量降低.     

ZA40合金热处理工艺的确定

研究了不同热处理工艺对ZA40合金的力学性能和硬度的影响,在此基础上,确定了其热处理工艺。结果表明：该合金在375℃×4h空冷的热处理工艺下的综合力学性能最好。