镁基储氢合金制备新方法--氢化燃烧合成法

相对于高温熔炼法、置换扩散法、固相扩散法和机械合金化法而言，氢化燃烧合成法是制备镁基储氢合金的新方法，近年来受到了国内外的足够关注。本文简要介绍了氢化燃烧合成法的方法、机理以及研究进展。     

掺杂对氢化燃烧合成镁基储氢合金性能的影响

借助XRD、SEM和自制放氢量的测试装置研究了掺杂对氢化燃烧合成镁镍储氢合金性能的影响。结果表明：三种掺杂中以掺富铈镧系金属产生的镁镍氢化物最多,掺铜产生镁镍氢化物的晶格畸变最为明显。晶胞分析显示Mg_2NiH_4的晶胞参数都有一定的变化。300℃、0．1 MPa下放氢速率的测量显示,掺杂降低了放氢温度,放氢速率一般为6～10 min。掺铜放氢量为2．68％,掺钛放氢量为2．35％,掺富铈镧系金属放氢量为3．10％,掺钛、掺富铈镧系金属活化可适当提高吸放氢量。     

氢化燃烧合成镁基贮氢合金的研究进展

系统综述了氢化燃烧法制备镁基贮氢合金Mg2Ni的研究进展，包括制备原理、与其它制备方法的些较／影响氢化燃烧的因素以及材料的贮氢性能。同时简要介绍了氢化燃烧合成Mg-Fe、Mg-Co和Mg-Ni-Cu等贮氢合金的一些研究成果     

储氢材料镁镍合金Mg2NiH4氢化燃烧合成反应机理

采用氢化燃烧合成法可以直接从金属镁、镍混合粉末压坯制备储氢材料镁镍合金Mg2NiH4，与传统的熔炼浇铸＋氢化激活工艺比较，在省能、省时和设备简单等方面具有显著的优越性。本文着重介绍了储氢镁镍合金氢化燃烧合成工艺及其反应机理的DSC和XRD研究结果。     

氢化燃烧合成Mg2NiH4中镁氢化反应的影响及利用

通过改变氢化燃烧合成Mg2NiH4时镁氢化保温时间，研究在不同合成压力下，中间反应一镁氢化反应对氢化燃烧合成产物的影响，并初步探讨了镁氢化反应与Mg-Ni燃烧合成反应及Mg2Ni氢化反应的内在联系。研究结果表明，镁的充分氢化在促进Mg-Ni燃烧合成反应的同时也有效地提高了Mg2Ni的氢化活性，利用镁氢化反应可以在低的合成氢压和粗的镁粉原料下制备出纯度很高的Mg2NiH4。     

镁镍合金燃烧合成影响因素研究

综述了影响镁镍燃烧反应的两大因素：一是原料的影响，如原料的粒度、表面状态、混料方式、成型压力等；二是反应条件的影响，如温度、保温时间和氢压等。这些因素对燃烧合成Mg2NiH4的速度、改善合金性能以及将来可能实现工业化生产具有重要的意义。     

金属钒对镁基合金储氢性能的影响

镁及镁基储氢合金具有储氢容量高、成本低及污染小等优点,被认为是用于车载储氢方面较有前途的材料。然而镁基合金存在吸放氢温度较高,吸放氢速度较慢的缺点,抑制了它的实际应用。研究表明,制备多元镁基合金可明显改善合金的储氢性能。采用氢化燃烧合成(Hydriding Combustion Synthesis-HCS)和机械球磨(Mechanical Milling-MM),即HCS+MM技术复合制备Mg90Ni10-xVx(x=0,2,4,6,8)合金。采用X射线衍射仪、扫描电镜及气体反应控制器研究了HCS+MM产物的相组成、表面形貌以及吸放氢性能。XRD分析表明,不同合金均含有MgH2,Mg2NiH4,Mg2NiH0.3,Mg以及VHy相,随着V含量的增加,VHy的相含量逐渐增加,而Mg2Ni氢化物含量逐渐减少。SEM结果表明,Mg90Ni4V6和Mg90Ni2V8合金的颗粒平均尺寸较小且分布比较均匀。Mg-Ni-V合金的吸氢性能优于二元Mg-Ni合金,Mg90Ni4V6的吸氢性能最好,在373 K,合金的吸氢量达到5.25%,且在50 s内就基本达到饱和吸氢量。V可以细化晶粒,使合金内部晶界增多,有利于氢的扩散;并且当合金中的V与Mg2Ni达到一定比例时,对合金的吸氢具有协同催化作用,改善了合金的吸氢性能。Mg-Ni-V合金的放氢性能不如二元Mg-Ni合金,说明在放氢过程中Mg2Ni的催化作用优于V。     

合金化对Ti-Cr基储氢合金性能的影响

由Ti-Cr基合金的二元相图出发，综述了Ti-Cr基合金的储氢性能，并重点介绍了多元合金化对其储氢性能的影响。合金TiCr1.8中存在BCC和Laves相，吸氢量随温度的升高而有所下降。Zr取代合金中的部分Ti使合金的晶胞参数增大，同时合金的吸氢量增加，平台压力降低，平台区变短。V取代合金中的部分Cr也使合金的吸氢量增加，吸放氢过程中的滞后效应增加。Fe，Mn，Cu，Ni对合金的性能也有一定影响。相同的退火时间下，TiCrV合金的吸氢量随退火温度的升高而增加。     

镁基储氢材料的研究进展

本文回顾和总结了近几十年来，特别是近十年来镁基储氢材料的发展情况，重点综述了机械合金化Mg-Ni2合金体系的研究情况及其近期的进展，从储氢材料成份及配比，制造工艺改进以及材料的组织结构对材料性能的影响等各方面进行一定的分析和归纳，对储氢材料研究中出现的问题以及今后的发展方向都作了探讨。     

Mg-Y-Ni储氢合金吸放氢动力学性能的研究

针对镁基储氢合金吸放氢动力学缓慢的问题,构建 Mg-Y-Ni储氢合金体系,预通过 Y元素和 Ni元素引入催化基团,以获得改善其动力学性能的途径。通过真空感应熔炼制备了 Mg_95-xY₅Ni_x(x=5,10,15)合金,并采用 X射线衍射(XRD)对其不同状态下的相组成进行分析,并采用扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)分析合金微观结构和晶体状态。同时,采用 Sievert 等体积方法测试了试样在不同温度下的等温吸放氢动力学性能。结果表明,氢化后的试样是由 MgH₂,Mg₂NiH₄和 YH₃相组成的纳米晶结构,然而在放氢后,仅有 MgH₂和 Mg₂NiH₄相发生分解反应,生成相应的 Mg 和 Mg₂Ni相并放出氢气。原位生成的 YH₃相没有发生分解,并弥散分布在母合金中,且扮演积极的催化效应。此外,随着Ni含量的增加,合金吸放...     

贮氢合金进展

对贮氢合金的工作原理及应用,贮氢合金的基本类型及开发历史和发展趋势进行了综合评述。MmNi5系稀土合金和Laves相合金的开发应用已较为成熟,但其贮氢密度不高,高容量型的钒固溶体型合金和镁基合金是贮氢合金发展的新趋势。目前主要通过添加合金元素、开发制备工艺,改进微观相组织结构并兼以适当的表面处理,以提高钒固溶体型合金和镁基合金常温常压下的吸放氢特性及活化性能。     

镁基合金的储氢功能

镁及其合金独特的热力学性质可使其用作充电电池的电极材料以及储氢材料,这不仅因为它的价格相对低廉,而且对环境不造成威胁,更重要的是它的优异的储氢功能.该文综述并预测了镁基合金在储氢材料上的应用前景.     

Characteristic Investigation of Nano-Crystal Hydrogen Storage Alloys

A Ml (NiCoMnA1)5 hydrogen storage alloys was prepared by double-roller rapid quenching.Its microstructure, electrochemically and kinetic characteristic were studied.A uniform crystal phase with CaCu5 structure could be detected by XRD analyses, whose average grain size is 30 ～ 50 nm and the ratio of c/a of nano-crystal hydrogen storage alloy is larger.The hydrogen absorption/desertion p - C isotherms of alloy show that its fiat-performance is perfect and the magnetic stagnant effect is very little.An simulate cell is used for electrochemical measurement.Electrode is 10C, the capacity decreasing rate via the 450 cycles at 7C is less than 20%.     

贮氢合金的表面处理

本文根据国内外关于贮氢合金表面性质对其电化学性能影响的研究结果,综述了近年来贮氢合金表面改性处理的现状和进展     

V-Ni二元合金的吸放氢性能

研究了V100-xNix（x=0～12％（原子分数））二元合金的活化性能、吸氢动力学性能、放氢PCT性能及吸放氢过程相结构的变化。Ni的添加提高了钒的活化性能和动力学性能。随着Ni含量的增加，γ相的分解压逐渐升高，稳定性降低。在20℃，3MPa氢压下，当Ni含量高于0．5％（原子分数）时，γ相的含量迅速降低，饱和吸氢量明显减少，当Ni含量超过2％（原子分数）时，γ相消失。增加Ni含量，有利于降低B相的含量，提高B相的分解压。随着Ni含量的增加，合金的晶格常数呈线性趋势降低。     

特种工艺方法制备储氢合金评述

首先分别简述了气体雾化法、熔体快淬法和铸带法制备储氢合金的微观组织结构特征和电化学性能。其次从合金电极充—放电机理出发分析了具有易活化、高容量、长寿命及高倍率性能等优异电化学性能的储氢合金应该具有的理想微观组织特征。说明了气体雾化法和快淬法在储氧合金制备中固有的弊端，指出铸带法是3种特种工艺方法中制备高性能AB5型储氢合金的最佳选择。     

Effect of Annealing on Rare Earth Based Hydrogen Storage Alloys

Rare earth-based hydrogen storage alloy used as negative electrode materials for nickel-metal hydride (Ni-MH) batteries are used commercially.The effect of annealing treatment with different annealing temperature and time on the MLNi3.68 Co0.78 Mn0.35 Al0.27 and MMNi3.55 Co0.75 Mn0.40 Al0.30 alloys were investigated.The crystal microstructure,pressure-composition-isotherms (p-C-T) and electrochemical properties of alloys were examined by X-ray diffraction (XRD), automatic PCI monitoring system and electrical performance testing instruments.The optimum annealing treatment conditions of two kinds of alloys were determined.