La(1-x)MgxNi4.25Al0.75(x=0-0.3)合金的结构与储氢性能研究

采用三步感应熔炼法制备了La(1-x)MgxNi4.25Al0.75 (x=0.0,0.1,0.2,0.3) 储氢合金,对该系列合金的晶体结构和储氢性能方面进行了研究。晶体结构和相分析结果表明,当x=0.0和0.1时,合金由单一的LaNi4Al相组成;而x=0.2和0.3时,合金由LaNi4Al相, (La,Mg)Ni3相和AlNi3相构成。随着Mg含量x从0.2增至0.3时,合金的第二相丰度和吸/放氢平衡压明显升高,同时储氢容量减小。研究发现,当Mg添加量x=0.1时,合金除具有良好的储氢容量和低平台压外,其吸氢动力学性能更好。     

纳米晶Mg2-xTixNi0.8Cr0.2四元合金的气态储氢性能

纳米晶Mg2-xTixNi0.8Cr0.2(x=0.05,0.10,0.15,0.20)四元合金由纯Mg,Ti,Ni,Cr粉在773 K经4h烧结后机械球磨而成.该合金具有良好的活化性能和吸氢动力学性能.合金在393 K,4.0 MPa氢压条件下,2min内便可以完成总吸氢量的75%(质量分数)以上,Mg1.95Ti0.05Ni0.8C0.2最大吸氢量可达到3.35%.在493 K,0.1 MPa条件下可快速放氢,Mg1.80Ti0.20Ni0.8Cr0.2在18 min内便可完成放氢过程,总放氢量为2.17%.所有合金具有良好的低温吸氢性能,353 K时Mg1.85Ti0.15Ni0.8Cr0.2合金最大吸氢量可达到2.08%.XRD分析结果显示,Ti替代Mg后,合金中主要存在Mg2Ni与Ni两相,另外,还有微量的Mg与TiNi相,TiNi相弥散分布在合金中,对合金的吸放氢性能有一定的催化作用.     

掺Cr纳米晶Mg_2Ni合金的气态储氢性能

纳米晶Mg2 Ni1-xCrx(x =0 ,0 .1,0 .2 ,0 .3)合金由纯Mg、Ni、Cr粉在 5 0 0℃经 3h烧结后机械球磨而成。在 2 10℃吸氢、2 5 0℃放氢的条件下 ,添加Cr后合金的最大吸放氢量明显提高 ;纳米Mg2 Ni0 .8Cr0 .2 合金的气态储氢量和吸氢动力学性能较好 ,第一次放氢量就达到 3.0 % ,并且循环稳定性良好 ,吸氢后生成Mg2 NiH4 、Mg2 NiH0 .2 4 相。纳米Mg2 Ni0 .7Cr0 .3 合金的放氢量在不经过活化的条件下便达到最大值 ,然而循环稳定性差 ,这是由于循环过程中有MgH2 生成而造成的     

掺Cr纳米晶Mg2 Ni合金的气态储氢性能

纳米晶MgNi1-xCrx(x=0,0.1,0.2,0.3)合金由纯Mg、Ni、Cr粉在500℃经3h烧结后机械球磨而成。在210℃吸氢、250℃放氢的条件下，添加Cr后合金的最大吸放氢量明显提高；纳米Mg2Ni0.8Cr0.2合金的气态储氢量和吸氢动力学性能较好，第一次放氢量就达到3．0％，并且循环稳定性良好，吸氢后生成Mg2NiH4、Mg2NiH0．24相。纳米Mg2Ni0.7Cr0.3合金的放氢量在不经过活化的条件下便达到最大值，然而循环稳定性差，这是由于循环过程中有MgH2生成而造成的。     

La1．8Ca0．2Mg14Ni3＋x% Ti合金的微结构和储氢性能

研究了机械球磨La1.8Ca0.2Mg14Ni3＋x％Ti（质量分数，下同）（x=0，5，10）合金的微结构和储氢性能。气态吸放氢研究表明。加入钛粉球磨能有效提高合金的活化性能、储氢容量和吸放氢速率。铸态合金经过6次活化后，在613K时放氢量为4．12％（质量分数，下同）。加Ti球磨改性10h后，随着X增加，合金经过2次～3次循环基本完全活化。吸放氢性能也相应提高。Ti含量在x=0，5，10时合金在613K的放氢量分别为4．69％，4．80％，4．83％：当x=10时合金在373K的吸氢量达到3％以上，在600K经过2min就能达到4．81%（为最大吸氢量的97％）。微结构分析表明。具有表面催化活性的Ti粉与合金基体表面进行复合，并使合金发生部分非晶转变，能有效改善La1.8Ca0.2Mg14Ni3合金的储氢性能。     

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%。     

LaMgNi4-xCox合金的制备及储氢性能

采用悬浮熔炼加烧结的方法制备LaMgNi4?xCox(x=0,0.3,0.5)化合物。XRD的测试结果表明,所制得的LaMgNi4?xCox (x=0,0.3,0.5)均为单相,其结构为SnMgCu4(AuBe5型)。利用PCI 对LaMgNi4在不同温度下的吸放氢性能进行测试,结果表明在373 K、4.3 MPa氢气的条件下吸氢量达到最大(1.45%),在吸氢过程中发生了由立方结构的α-LaMgNi4到正交结构的β-LaMgNi4H3.41再到立方结构的γ-LaMgNi4H4.87的变化,而放氢过程中只能观测到部分氢气放出。随着温度的升高,合金的吸氢量有所降低,同时吸氢平台的数量由2个变为1个,但吸氢动力学性能得到提高。采用模拟电池实验测试了LaMgNi4?xCox (x=0,0.3,0.5)的电化学性能,结果表明合金的最大放电容量随着Co含量的增加而增大。     

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。     

退火对(La_(0.8)Nd_(0.2))_2Mg(Ni_(0.8-x)Co_(0.1)Mn_(0.1)Al_x)_9合金储氢性能的影响

(La0.8Nd0.2)2Mg(Ni0.8-xCo0.1Mn0.1Alx)9(x=0~0.15)系列合金经退火处理,合金电极具有较好的活化性能,经1~4次充放电循环就可达到最大放电容量,合金电极的最大放电容量Cmax得到提高,最大值为399.2 mA·h/g(x=0)。并随着Al替代量的增加,合金电极的吸放氢平台压降低,而吸氢滞后增大。同时,退火处理能明显改善合金电极的循环稳定性,经60次充放电循环后,合金电极的容量保持率(S60)最大值为76.7%(x=0.1)。     

Electrochemical and Hydrogen Absorption/Desorption Properties of Nanocrystalline Mg2Ni-type Alloys Prepared by Melt Spinning

从晶体结构、吸放氢性能和抗粉化性能的角度研究了La1-xYxNi5-yAly (x=0.6,0.7;y=0.1,0.2)金属氢化物合金用于高气压氢压缩机的可行性.XRD分析表明,合金都为CaCu5型六方结构,晶胞体积随着Y含量的增加而减小,随着Al含量的增加而变大.采用恒温体积法在20、30和40℃的实验条件下,对合金的吸放氢PCT曲线和吸氢动力学曲线进行了测定.结果表明,Y和Al能够有效地调节合金的吸放氢平台压,其中Y使合金的平台压升高,Al使合金的平台压降低,两种元素对LaNis基合金的其它储氢性能没有明显的负面影响.分析表明,这些合金能够以“合金对”的形式应用于双级金属氢化物压缩机中,将室温下的2 MPa的低压氢增压为35～40 MPa的高压氢,放氢温度为135～155℃.     

Enhanced Electrochemical Hydrogen Storage Characteristics of Nanocrystalline and Amorphous Mg20Ni10-xCox (x=0-4) Alloys by Melt Spinning

In order to improve the electrochemical hydrogen storage performances of the Mg2Ni-type alloys, Ni in the alloy was partially substituted by element Co. The nanocrystalline and amorphous Mg20Ni10-xCox (x=0, 1, 2, 3, 4) alloys were prepared by melt-spinning technology. The structures of the as-cast and spun alloys were studied by XRD, SEM and HRTEM. The electrochemical hydrogen storage characteristics of the alloys were measured. The results show that the substitution of Co for Ni leads to the formation of secondary phase MgCo2 without altering the major phase of Mg2Ni. No amorphous phase is detected in the as-spun alloy (x=0), whereas the as-spun alloy (x=4) holds a nanocrystalline and amorphous structure, confirming that the substitution of Co for Ni significantly increases the glass forming ability of the Mg2Ni-type alloy. The substitution of Co for Ni significantly improves the electrochemical hydrogen storage performances of the alloys, including the discharge capacity and the cycle stability, for which the increased glass forming ability by Co substitution is mainly responsible     

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.     

Investigation on Gaseous and Electrochemical Hydrogen Storage Kinetics of As-Quenched Nanocrystalline Mg2Ni-type Alloys

为了改善Mg2Ni型合金气态及电化学贮氢动力学性能,用Cu部分替代合金中的Ni,用快淬技术制备Mg2Ni1-xCux(x=0,0.1,0.2,0.3,0.4)合金,用XRD、SEM、HRTEM分析铸态及快淬态合金的微观结构;用自动控制的Sieverts设备测试合金的气态贮氢动力学性能,用程控电池测试仪测试合金的电化学贮氢动力学.结果表明,所有快淬态合金均具有纳米晶结构,无非晶相形成.Cu替代Ni不改变合金的主相Mg2Ni,但使合金的晶粒显著细化.快淬处理及Cu替代均显著地提高合金的气态及电化学贮氢动力学性能.当淬速从0m/s(铸态被定义为淬速0 m/s)增加到30 m/s时,Mg2Ni0.8Cu0.3合金在5 min内的吸氢饱和率从57.2％增加到92.87％,20 min的放氢率从21.6％增加到49.6％,高倍率放电能力(HRD)从40.6％增加到73.1％,氢扩散系数(D)从1.02×10-11 cm2/s增加到4.08×10 -11 cm2/s,极限电流密度(IL)从113.0 mA/g增加到715.3 mA/g.     

Mg67-xCaxNi33 (x=0, 5, 10, 15, 20, at%)合金的物相及储氢性能研究

采用感应熔炼、甩带结合机械球磨法制备了Mg67-xCaxNi33(x=0,5,10,15,20,at%)储氢合金。研究了Ca含量及制备工艺对合金相结构和储氢性能的影响。结果表明,制备工艺(熔炼,熔炼+球磨,熔炼+甩带+球磨)对储氢合金的物相组成影响不大,而含Ca的合金经过甩带后容易形成非晶。不含Ca的Mg67Ni33合金主要由Mg2Ni相组成,并含有少量的Mg相;随着Ca含量升高,合金中的Mg2Ni相逐渐减少,而MgNi2相和Mg2Ca相逐渐增加。当Ca含量增加到20at%时,Mg47Ca20Ni33则主要由MgNi2和Mg2Ca组成,几乎没有Mg2Ni生成。P-C-T测试结果表明,在573K下,Mg67-xCaxNi33合金的最大吸氢量随着合金中Ca含量的升高而降低,这主要是由于Mg2Ni相含量减少造成的。吸氢后的Mg67Ni33主要由Mg2NiH4组成,而含Ca合金吸氢后则主要由Mg2NiH4、CaH2和不吸氢的MgNi2相组成。     

添加Nd、Zn、Ti的Mg2Ni基合金微观组织及氢化动力学

为了提高Mg2Ni基合金的储氢动力学性能,通过熔炼方法分别添加金属元素Nd,Zn和Ti来防止镁的氧化和蒸发,将Mg2Ni基合金在有覆盖剂保护的电阻炉中进行熔炼。借助XRD 和 SEM/EDS研究了铸态合金的相组成和微观组织。采用定容法在Sievert’s型PCT测试仪上测试了合金的氢化动力学性能。Nd、Zn和Ti的添加导致了微量相Mg6Ni和Ni3Ti的生成。Nd和Zn溶解在Mg2Ni基合金的α-Mg、Mg2Ni和MgNi2相中。添加Nd元素后,合金的首次吸氢量高于Mg2Ni的,达到2.86%（质量分数）。Mg2Ni基合金的吸氢动力学性能和活化性能均有所提高。在前3次吸放氢循环过程中,添加Zn和Ti的合金吸氢量和吸氢动力学性能均得到提高。采用Hirooka动力学模型分析了合金的氢化动力学性能及反应机制。     

La1＋xMg2-xNi9（x=0，0．5，1．0，1．5）合金的储氢性能及电化学性能研究

利用高频熔炼方法制备了La1＋xMg2-xNi9（x=0，0．5，1．0，1．5）系列合金，并对其进行了XRD分析和储氢容量及电化学性能测定。结果表明：随着La含量增大，合金中LaNi5和（La，Mg）Ni3相转变为LaNi3相，且Mg2Ni相出现，晶胞体积也增大，合金的储氢容量和电化学性能提高；当x=1．5时，Mg2Ni相消失，合金的储氢性能有所下降。当x=1．0时，即La2MgNi9合金具有较好的储氢容量及电化学容量。     

Mg2Ni1-xCux (x=0, 0.2, 0.4)合金熔炼法加球磨处理后的储氢性能

采用熔炼法加球磨处理制备Mg2Ni1-xCux(x=0,0.2,0.4)合金。通过XRD和SEM/EDX对合金的相成分和微观组织进行分析。研究表明,3种合金中都有Mg2Ni相形成。随着Cu含量的增加,合金分别形成Mg2Cu相和Cu11Mg10Ni9相。PCT测量结果表明,Cu的添加可以改善合金的吸放氢性能。     

Ti3B4表面修饰对Mg45Ti3V2Ni50合金电极循环稳定性的影响

用机械合金化法合成不同组成的Ti-B系列的复合物与Mg45Ti3V2Ni50储氢合金.探索Ti、B复合修饰对Mg45Ti3V2Ni50合金循环稳定性的影响,筛选出对Mg45Ti3V2Ni50合金电极综合修饰效果较好的Ti3B4.将Ti3B4以不同质量比对Mg45Ti3V2Ni50合金电极球磨修饰.结果表明:不同比例的修饰,对储氢合金电极循环稳定性的提高程度不同,持久性不同,Ti与B复合修饰提高镁基储氢合金的循环寿命存在一个最佳组成和最佳比例.