Mg2Ni型储氢合金电极材料研究进展

概述了当前Mg2Ni型储氢合金的研究状况以及提高Mg2Ni型合金电极性能所采用的主要方法，指出纳米非晶化、调整合金成分并复合改性是改善合金性能最有效的途径。     

苯溶液中球磨La2Mg16Ni合金的储氢性能

对苯溶液中球磨的La2Mg16Ni合金的储氢性能进行了研究。XRD和SEM分析表明：球磨后合金颗粒粒径减小，且有明显的非晶化趋势；由合金和有机苯溶剂在球磨过程中形成的EDA(electron donor-acceptor)体系极大地提高了合金的活化性能；球磨后的合金即使在低温下也具有良好的吸氢速率；延长球磨时间，可改善合金的吸氢性能。     

磁场辅助烧结法制备La0.67Mg0.33Ni3储氢合金

采用磁场辅助烧结合成法（MASS）制备了化学计量比为La0.67Mg0.33Ni3的储氢合金,通过X射线衍射（XRD）、等温定容法（PCT）和差示扫描量热法（DSC）分析了合金的相结构和吸放氢性能。XRD结果显示：合金主相为PuNi3型结构的(La, Mg)Ni3,氢化后分解为以La2Ni7、MgNi2和LaNi3结构为主的复相产物,合金因吸氢发生晶格膨胀。PCT测试表明：1 T磁场下合成的合金在室温下具有最小的滞后系数（0.480）、最大的放氢量1.307（质量分数,%）,综合性能最优。该合金放氢DSC曲线上有2个交叠的吸热峰,分别对应于(La, Mg)Ni3和LaNi5氢化后的放氢过程。     

Zr在Mg2Ni储氢合金中的作用

采用感应熔炼法制备了Mg2Ni1-xZrx(x=0、0.2、0.4)合金,研究了Zr的添加对Mg系储氢合金储氢性能的影响。对合金的成分和微观组织进行分析,结果表明,Zr较难融入到合金,但是Zr能使得合金晶粒得到细化,且合金中都有Mg2Ni相的形成,有利于吸氢反应的进行。利用PCT测试仪测定了合金的储氢性能,结果表明:添加Zr元素的添加能有效降低Mg2Ni的吸放氢温度,并能有效提高提高合金的吸氢量,最高吸氢量达到4.91wt%。     

Mg基储氢合金的合金化与储氢性能

采用负压感应熔炼法制备了(La_(0.7)Mg_(0.3))Ni_x(x=2,2.5,3)储氢合金,对比分析了不同组分的快淬和铸锭(La_(0.7)Mg_(0.3))Ni_x储氢合金在退火前后的储氢性能、物相组成和显微形貌。结果表明,随着(La_(0.7)Mg_(0.3))Ni_x合金中Ni含量的增加,快淬储氢合金的放氢平台逐渐升高且变宽,放氢速率和放氢容量逐渐增加,(La_(0.7)Mg_(0.3))Ni_(2.5)合金的吸放氢平台压力适中;x=2.5时,铸锭储氢合金具有相对x=2时更宽和平整的吸放氢平台,且平台压更高,Ni含量的增加有助于提高(La_(0.7)Mg_(0.3))Ni_x储氢合金的放氢速率;铸锭和快淬(La_(0.7)Mg_(0.3))Ni_x储氢合金在铸态和不同温度退火态下的物相都由LaNi_5、(LaMg)Ni_3和(LaMg)_2Ni_7相组成,且随着退火温度升高,LaNi_5和(LaMg)Ni_3相有朝着(LaMg)_2Ni_7相转变的趋势。     

Mg17Al12基储氢合金的表面复相改性

采用机械球磨法制备Mg17Al12合金,系统研究了球磨时间对Mg17Al12形成过程的影响;并以球磨12 h的Mg17Al12合金为基体,添加5%、10%（质量分数）的Ni、Cu单质,通过机械球磨对合金进行表面复相改性。采用P-C-T测试仪测定合金的储氢性能,研究添加不同质量分数的单质对Mg17Al12合金储氢性能的影响。结果表明：球磨12 h Mg17Al12的吸氢速率较慢,吸氢时间较长,需在1400 min达到最大吸氢量为4.1%（质量分数）,接近其理论吸氢量4.4%,Mg17Al12的吸放氢过程是可逆的。Cu对Mg17Al12进行表面复相改性,可以显著改善其吸氢动力学性能,添加5%Cu和10%Cu的合金在623 K,240 min的吸氢量分别为4.07%和3.9%。经过Cu和Ni复相改性后的Mg17Al12具有较好的放氢性能,添加5%Cu合金在553 K放出3%的氢气。Ni对Mg17Al12进行表面复相改性,对其性能有一定的提高,但是和Cu相比,并不明显     

储氢合金La0.67Mg0.33Ni2.5Co0.5及其氘化物的

用X射线衍射(XRD)、中子衍射(NRD)和Rietveld全谱拟合方法分析和研究PuNi3型La0.67Mg0.33Ni2.5Co0.5合金及其充氘后的氘化物晶体结构。结果表明,退火合金La0.67Mg0.33Ni2.5Co0.5由主相(La,Mg)Ni3相(PuNi3-type)和少量LaMgNi4相(MgCu4Sn-type)及La2Ni7相(Ce2Ni7-type)组成;Co元素在(La,Mg)Ni3相中主要分布在AB5单元中6c和AB5/AB2单元共格处的18h位置上;合金充满氘后形成了La0.67Mg0.33Ni2.5Co0.5D4.0,D原子在(La,Mg)Ni3相中主要占据RM5单元中的36i2、18h5、6c4及RM2单元内的6c1、18h3和18h1位置上,其中RM5单元中的氘含量为6.5(1)D/f.u.,而RM2单元中吸纳的氘量为3.2(2)D/f.u.。充氘后La0.67Mg0.33Ni2.5Co0.5D4.0晶胞整体基本呈各向同性膨胀(δa/a=7.1%,δc/c=9.1%),但在RM2单元中其各向异性膨胀较大(δc/c=15.8%,δV/VRM2=32.8%),而在RM5单元中各...     

银和铝对Mg2Ni合金储氢性能的影响

用氢化燃烧法合成Mg2-xAgxNi(x=0．05，0．1，0．2，0．5)和Mg1-xAlxNi(x=0，0．1，0．2，0.5)。PCT结果说明合成的Mg-Ni—Ag和Mg—Ni—Al储氢合金材料具有很高的活性和理想的储氢性能。对两个体系的PCT结果分别进行计算，得出温度和氢平衡压的关系式。在423K时Mg1.8Ag0.2Ni在5min之内的放氢量为2．14％／min(质量分数)；Mg1.5Al0.5Ni在α β相区的吸氢速率为4．88％／min(质量分数)，放氢速率为1．26％／min(质量分数)。用XRD方法进行物相分析表明：添加少量银没有改变Mg2Ni的结构；添加铝却改变了Mg2Ni的结构，使储氢合金材料的储放氢动力学性能均得到改善。     

Mg_2Ni储氢合金制备技术研究进展

对近年来国内外Mg2Ni储氢合金的研究进行了回顾,重点对熔炼法、熔体快淬法、机械合金化法、氢化燃烧法以及烧结法等制备工艺对储氢合金相组成和形貌以及电化学性能的影响进行简要评述,并对未来该领域的研究作了展望。     

稀土元素对La0.8 Mg0.2 Ni2.8 Co0.6 储氢合金性能的影响

以La0.8Mg0.2Ni2.8Co0.6合金为基材,采用感应熔炼法制得以Ce,Pr,Nd部分替代La的系列储氢合金。3种稀土元素的加入对合金的组织没有本质的影响。与La0.8Mg0.2Ni2.8Co0.6的相组成相似,新合金也是在主相LaNi5中含有LaNi3第二相,且随着Ce,Pr,Nd替换量的增多,LaNi3相所占比例升高。在La0.8-xRExMg0.2Ni2.8Co0.6合金中,当Pr替换至x=0.2时,新合金基本保持La0.8Mg0.2Ni2.8Co0.6的放电容量375mA·h/g;其他添加比例及添加元素都在一定程度上降低了新合金的放电容量。加入Ce和Pr普遍提高放电电位,而Nd对放电电位的影响不大。La0.8Mg0.2Ni2.8Co0.6的容量衰减速率为1.07mA·h/(g·cycle),当Ce,Pr,Nd分别替换至x=0.3,0.6,0.6时,新合金的容量衰减速率依次降低到0.566,0.625,0.453mA·h/(g·cycle),循环稳定性有了很大提高。     

熔盐保护熔炼法制备La_2Mg_(17)合金及其储氢性能

采用熔盐保护熔炼法(SMPMS)成功制备了La2Mg17储氢合金.SEM和EDS研究发现,熔炼时液相在凝固过程中形成微观成分不均匀的非平衡组织.通过PCT性能测试发现,合金在523～623 K时可逆吸放氢量大于4.3%(质量分数, 下同).动力学分析结果表明,合金在473～623 K时具备良好的氢化动力学性能,并且在523 K时出现氢化速率极大值(25 s内吸氢3.2%).丰富的表面裂纹改善了合金的储放氢性能.     

ON THE HYDROGEN STORAGE BEHAVIOUR OF ALLOYS La_2Mg_(17) AND La_2Mg_(16)Ni

制备了La_2Mg_(17)和La_2Mg_(16)Ni合金,研究了其贮氢性能。给出了这两种合金的解吸等温线,并据此计算了相应的△H,△S值。解吸等温线的分析表明:La_2Mg_(16)Ni的解吸等温线有分别对应于Mg_2Ni-Mg_2NiH_4以及Mg-MgH_2的两个平台。通过X射线衍射物相分析和电子探针分析,总组成为La_2Mg_(16)Ni的合金实际上是La_2Mg_(17)型和Mg_2Ni型两相混合物。La_2Mg_(16)Ni的氢化产物是La的氢化物以及MgH_2和Mg_2NiH_4。对两种合金还作了常温低压吸氢及常压加热吸氢等应用试验。从研究结果看来,La_2Mg_(17)和La_2Mg_(16)Ni合金是性能较好的贮氢材料。     

放电等离子烧结技术制备La0．7Mg0．3Ni2．5Cox贮氢合金性能研究

用放电等离子烧结技术（SPS）制备La0．7Mg0．3Ni2．5Cox（x=O．1,0．2,0．3,0．4,0．5）贮氢合金。采用X射线衍射、三电极测试体系和交流阻抗法研究了合金的相结构、贮氢性能和电化学性能。结果表明：合金为多相结构,主相为（La,Mg）2Ni,和（La．Mg）Ni3相;该系列贮氢合金的贮氢容量随x值的增大先增后减,在x=0．4时贮氢容量达1．37％。最大放电容量为365．4mAh／g。合金的活化性能好（活化次数均为1次）,随着x值的增加,贮氢合金的放氢平台压力升高,合金电极表面电荷转移速率增大。     

球磨时间对La_2Mg_(17)-200wt.%Ni合金显微结构及电化学性能的影响

研究了不同球磨时间对La_2Mg_(17)-200wt.%Ni复合合金显微结构及电化学性能的影响。结果表明,随着球磨时间的延长,Ni颗粒逐渐细化,并形成了均匀的La_2Mg_(17)-Ni非晶合金;复合合金的颗粒尺寸先减小后增大,当球磨时间为90 h时,合金的颗粒尺寸最小;复合合金的充电阻力先减小后增大,其放电容量则先增大后减小,当球磨时间为90 h时,复合合金的充电阻力最小,其放电容量最大;合金的高倍率放电性能随着球磨时间的增大先增大后减小,当球磨时间为90 h时,合金具有最大的高倍率放电性能。     

AB2型Laves相贮氢合金的研究进展

文章主要综述了AB2型Laves相贮氢合金的种类及性能特点以及合金化及制备工艺对合金电化学性能的影响。介绍了AB2型Laves相贮氢合金研究的国内外动态及目前达到的水平,对AB2型Laves相贮氢合金未来的研究重点及发展方向提出了看法。     

高容量A2B7型超晶格贮氢合金的发展历程及问题

综述了高容量稀土镁镍基A2B7型超晶格贮氢合金的发展历程,其大致可以分为1997～2004年、2005～2007年和2008年至今的3个阶段。目前,A2B7型合金可实现最大放电容量高于380mAh/g、循环寿命超过500周期,国内已进入产业化试制阶段。对于A2B7型合金,PuNi3、Ce2Ni7、Pr5Co19型等超晶格结构相的定量识别、产业化关键技术突破及其在高容量密封二次电池中的集成应用是未来几年需要重视并解决的问题。     

Effect of Ambient Temperature on the Electrochemical Properties of La_4MgNi_(17.5)Co_(1.5) Hydrogen Storage Alloy

The effect of different ambient temperatures on the electrochemical properties of La_4MgNi_(17.5)Co_(1.5)hydrogen storage alloy was investigated.The X-ray diffraction pattern shows that the alloy consists of LaNi5-type phase and A_5B_(19)-type(Ce_5Co_(19) + Pr_5Co_(19)) phase.With the increase of the ambient temperature,the maximum discharge capacity of the alloy electrodes increases from 353.33(283 K) to 379.25 mAh/g(308 K),and the cyclic stability(S_(100)) of the electrodes decreases from 80.19(283 K) to 52.04%(308 K) due to the acceleration of pulverization,corrosion and oxidation at higher ambient temperature.Moreover,it is found that the increase of the temperature can accelerate the diffusion rate of hydrogen in the alloy(D) and increase the exchange current density(I_0).which are beneficial for improving the activation performance and the high-rate dischargeability(HRD) of the alloy electrodes.The activation cycles of the electrodes decrease from 4(283 K) to 1(308 K),and the HRD_(900) of the electrodes sharply increases from 66.36(283 K) to 95.64%(308 K).     

ZrV2的贮氢及超导性能研究进展

对贮氢合金ZrV2的制备工艺,贮氢性能,氢在合金中的位置和分布以及ZrV2的超导行为研究进行了综合评述。ZrV2是一种金属间化合物,它制备工艺一般采用先熔炼然后进行各种热处理的方法。ZrV2具有许多独特的贮氢性能如吸氢量大,平衡压低,不需要活化以及吸氢后无相变等。氢在不同密度、不同温度下可分布于晶格的三种间隙中,低温下氢还将重新分配其在间隙中的位置形成不同的相和特殊的结构。ZrV2还是一种超导材料,C15型ZrV2的超导转变温度为Tc～9K。     

镁基贮氢合金的研究及发展

贮氢材料的发展是氢能利用的关键技术，作为新型贮氢材料-镁基贮氢合金，由于其具有超高理论电化学容量的优势而受到全世界瞩目。本文阐述了镁基贮氢合金的电化学性能特点，介绍了镁基贮氢合金成分设计及制备工艺的国内外现状，指出了未来镁基贮氢合金应用研究的重点。