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。     

La_(0.63)Gd_(0.2)Mg_(0.17)(,NiCoAl)_x(,x=3.3,3.5)储氢合金的微观组织和电化学性能

采用真空感应熔炼方法制备了La0.63Gd0.2Mg0.17Ni2.85Co0.3Al0.15和La0.63Gd0.2Mg0.17Ni3..05Co0.3Al0.15贮氢合金,并在氩气气氛中和900℃进行退火处理,通过X射线衍射(XRD)、显微电子探针(EPMA)分析方法和电化学测试分析研究了不同化学计量比对合金微观组织和电化学性能的影响。研究结果表明,该系列合金退火组织主要由Ce2Ni7+Gd2Co7型、Pr5Co19型﹑PuNi3型和CaCu5型相组成,AB3.3中Ce2Ni7+Gd2Co7型相明显比AB3.5减少。电化学测试分析表明,不同的化学计量比对合金电极活化性能影响不大,AB3.5合金的最大放电容量大于AB3.3合金。AB3.5合金的循环稳定性明显高于AB3.3合金,经100次充放电循环后其电极容量保持率S100分别为90.2%和83.7%,其中AB3.5合金具有最好的综合电化学性能。     

R-Y-Ni系A5B19型(R=Y,La,Pr,Nd,Sm)储氢合金的微观结构和电化学性能

用真空电弧熔炼和退火处理制备了A5B19型R0.45Y0.55Ni3.5Mn0.2Al0.1(R=Y,La,Pr,Nd,Sm)储氢合金,采用XRD、SEM-EDS与电化学方法系统分析了镧系稀土元素对R-Y-Ni系A5B19型储氢合金微观结构和电化学性能的影响规律.结果表明,退火合金微观组织由Ce5Co19型相、Ce2N...     

AB3.8型La-Mg-Ni系储氢合金相结构和电化学性能研究

系统研究了La0.8-xPrxMg0.2Ni3.8和La0.8-xPrxMg0.2Ni3.2Al0.2Co0.4(x=0, 0.15, 0.3, 0.4)两组储氢合金的相结构与电化学性能。相结构分析表明,合金主要由Pr5Co19、Ce5Co19、CaCu5型物相组成。随着x的增加,合金中A5B19(Pr5Co19+Ce5Co19)型物相逐渐增多,同时各物相的晶胞参数(a, c)和晶胞体积(v)均减小。Al元素的加入有利于CaCu5型物相的形成。电化学测试表明, A5B19型相合金具有较好的电化学循环稳定性,Al、Co元素的加入有利于A5B19型相合金电极的电化学循环稳定性     

高温退火R0.67Mg0.33Ni3.0(R= La, Ce, Pr, Nd)贮氢合金电化学性能研究

采用Ce﹑Pr和Nd少量混合稀土部分替代La,采用感应熔炼及高温退火工艺制备(La0.7Ce0.1PrxNd0.2-x)0.67Mg0.33Ni3.0(x=0,0.1,0.2)系列贮氢合金。结果表明,与La0.67Mg0.33Ni3.0合金相比较,混合稀土元素加入后对合金的相组成没有本质影响,(La0.7Ce0.1PrxNd0.2-x)0.67Mg0.33Ni3.0(x=0,0.1,0.2)合金微观组织由主相PuNi3型结构与LaMgNi4第二相组成;随混合稀土加入和Pr含量x的增加,PuNi3型相晶体结构的晶胞体积和a轴减小,但c轴及轴比c/a增大。电化学性能测试结果表明,用混合稀土Ce﹑Pr和Nd少量替代La后均能明显改善合金的综合电化学性能,合金的电化学容量与La0.67Mg0.33Ni3.0合金(392.0mAh/g)比较虽略有下降,但随Pr含量x的增加,混合稀土合金电极容量有所提高(384mAh/g);经100次循环后,混合稀土合金电极容量保持率从La0.67Mg0.33Ni3.0合金时的64%提高到82%～83%,其高倍率放电性能则从78.4%提高到了89%～91%。     

A2B7型贮氢合金相结构及电化学性能研究

采用感应熔炼方法制备La0.75Mg0.25Ni3.5-xMnx(x=0,0.05,0.1,0.15,0.2)四元贮氢合金,系统地研究合金B侧Mn对Ni部分替代对合金相结构及电化学性能的影响。XRD分析表明,La0.75Mg0.25Ni3.5-xMnx由La2Ni7相(包括Gd2Co7型高温相和Ce2Ni7型低温相)组成。此外,Mn的加入,使该类合金中出现LaNi5相,但是在含Mn量较高(x=0.15,0.2)的合金中LaNi5相消失。电化学测试表明,随Mn含量的增加,合金电极活化次数变化不大,合金电极的最大放电容量减小,高倍率放电性能、交换电流密度变差,循环稳定性、极限电流密度均得到明显的改善。     

磁场热处理温度对Nd0.75Mg0.25(Ni0.8Co0.2)3.8储氢合金倍率性能的影响

在不同温度下对Nd0.75Mg0.25(Ni0.8Co0.2)3.8储氢合金进行磁场热处理,分别对合金的电化学性能、磁性能、合金的相组成及点阵参数进行测试和计算。结果表明:合金在磁场热处理前后的相组成没有发生明显变化,主相均为Ce2Ni7型(Nd,Mg)2(Ni,Co)7相和CaCu5型NdNi5相。磁场热处理使Ce2Ni7型磁性相的易磁化轴沿c轴取向,且晶格参数c增大,氢质子在四面体间隙中迁移的势能减小,合金的倍率性能大幅提高。温度越高,磁场热处理对合金的倍率性能改善越明显。     

铸态及退火态La_(0.8-x)Pr_xMg_(0.2)Ni_(3.35)Al_(0.1)Si_(0.05)(x=0~0.4)电极合金的电化学贮氢性能(英文)

采用铸造及退火工艺制备了La0.8-x Prx Mg0.2Ni3.35Al0.1Si0.05(x=0,0.1,0.2,0.3,0.4)电极合金。系统研究了Pr的替代对合金的结构与电化学储氢性质的影响,结果表明除少量残余LaNi3相外,铸造及退火合金是由六方Ce2Ni7型(La,Mg)2Ni7相与六方CaCu5型LaNi5相构成的。Pr对La的置换对合金的电化学储氢性质产生明显影响,铸造及退火合金的放电容量和高倍率放电能力随Pr含量的增加先升后降。当Pr含量由0增加至0.4时,铸造及退火合金的100次充放电循环后容积保持率S100从64.96%和72.82%分别增加至77.94%和91.81%。     

铸态及退火处理后La_(1.5)Mg_(0.5)Ni_(7.0)(TiNi_3)_(0.1)储氢合金相结构的研究

研究设计了La1.5Mg0.5Ni7.0(Ti Ni3)0.1储氢合金的成分,用高频感应熔炼炉熔炼了该合金,将铸态合金在真空管式炉中采用充入氩气气氛900℃退火处理,分别保温1、2、5、12 h后随炉冷却。对该合金进行XRD测试并用Rietveld方法拟合分析。结果表明,铸态和退火合金均由Ce2Ni7和Gd2Co7型的(La,Mg)2Ni7相以及La Ni5相组成。随着退火时间的增加,合金主相由(La,Mg)2Ni7相变为La Ni5相。同时,含有Mg元素的Ce2Ni7、Gd2Co7型相的晶胞体积呈减少趋势,而La Ni5相晶胞体积变化不大。     

退火热处理对Nd0.75Mg0.25(Ni0.8Co0.2)3.5储氢合金结构和性能的影响

采用中频感应熔炼制备Nd0.75Mg0.25(Ni0.8Co0.2)3.5储氢合金,在0.03 MPa氩气氛围进行退火,退火温度分别为850,900和950 ℃,保温时间均为7 h。分别对合金的电化学性能、气态储氢性能和合金的微观结构进行研究。结果表明,合金在退火热处理前后的相组成没有发生明显变化,主相均为Ce2Ni7型(Nd,Mg)2(Ni,Co)7相和CaCu5型NdNi5相。合金中晶粒尺寸随着退火温度的升高而增大,相界面则减少,退火消除晶格应力、增加成分均匀性、增加储氢容量;同时有部分Mg在热处理过程中损失导致储氢容量的下降。900 ℃热处理使得Nd0.75Mg0.25(Ni0.8Co0.2)3.5合金表现出较好的储氢性能,最大电化学放电容量为359 mAh/g,合金电极在100次循环后容量保持率为90.3%,气态储氢容量达到1.65%（质量分数,下同）。     

Electrochemical Hydrogen Storage Characteristics of the as-Cast and Annealed La0.8-xPrxMg0.2Ni3.35Al0.1Si0.05 (x=0~0.4) Electrode Alloys

采用铸造及退火工艺制备了La0.8-xPrxMg0.2Ni3.35Al0.1Si0.05 (x=0, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4)电极合金。系统研究了Pr的替代对合金的结构与电化学储氢性质的影响,结果表明除少量残余LaNi3相外,铸造及退火合金是由六方Ce2Ni7型(La, Mg)2Ni7相与六方CaCu5型LaNi5相构成的。Pr对La的置换对合金的电化学储氢性质产生明显影响,铸造及退火合金的放电容量和高倍率放电能力随Pr含量的增加先升后降。当Pr含量由0增加至0.4时,铸造及退火合金的100次充放电循环后容积保持率S100从64.96%和72.82%分别增加至77.94%和91.81%     

M（M=Sm,Nd,Pr）替代La对A2B7型贮氢合金电化学性能的影响

采用M（M=Sm,Nd,Pr）部分替代La,用合金熔炼及退火的方法制备La0.8–xMxMg0.2Ni3.35Al0.1Si0.05（M=Sm,Nd,Pr;x=0–0.4）电极合金,以提高RE–Mg–Ni系A2B7型贮氢合金的电化学性能。用X射线衍射（XRD）及扫描电子显微镜（SEM）分析合金的相组成和显微结构。结果表明,合金由六方结构Ce2Ni7型的（La,Mg）2Ni7相与六方结构Ca Cu5型的La Ni5相组成。随着M替换量的增加,铸态及退火态合金的放电容量均出现最大值。铸态及退火态合金的循环稳定性均随着M替换量的增加而增加。此外,合金的电化学动力学性能（包括高倍率放电性能、电荷传递速率、极限电流密度、氢扩散系数）均随着M替换量的增加呈现先上升后下降的趋势。     

添加Si对A_2B_7型电极合金结构及电化学贮氢性能的影响(英文)

为改善La–Mg–Ni系A2B7型合金的电化学贮氢性能,在合金中添加一定量的Si元素,通过真空熔炼及退火处理的方法制备La0.8Mg0.2Ni3.3Co0.2Six(x=0-0.2)电极合金。研究Si元素的添加对合金结构及电化学贮氢性能的影响。结果表明,铸态及退火态合金均为多相结构,分别为Ce2Ni7型的(La,Mg)2Ni7相和CaCu5型的LaNi5相以及少量的残余相LaNi3。Si元素的添加没有改变合金的主相,但使得合金中的(La,Mg)2Ni7相减少而LaNi5相增加。添加Si显著地影响了合金的电化学性能。随着Si含量的增加,铸态及退火态合金的放电容量逐步降低,但循环稳定性却随着Si含量的增加而增强。此外,合金电极的高倍率放电性能、极限电流密度、氢扩散系数以及电化学交流阻抗谱的测试均表明合金的电化学动力学性能随着Si含量的增加先增加而后减小。     

Si元素的添加对La-Mg-Ni系合金贮氢性能的影响

为了提高La-Mg-Ni系A2B7型贮氢合金的电化学循环稳定性,添加少量Si,用铸造工艺制备了La0.75Mg0.25Ni3.3Co0 2Six(x=0,0.05,0.1,0.15,0.2)贮氢合金,分析并测试了其微观结构、电化学性能以及氢扩散系数.结果表明,合金具有多相结构,主相由CaCu5型相和Ce2Ni7型相组成...     

Effects of rapid quenching on structure and electrochemical characteristics of La0.5Ce0.2Mg0.3Co0.4Ni2.6-xMnx （x=0-0.4） electrode alloys

The La-Mg-Ni system PuNi3-type La0.5Ce0.2Mg0.3Co0.4Ni2.6-xMnx (x=0, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4) hydrogen storage alloys were prepared by casting and rapid quenching. The effects of the rapid quenching on the structure and electrochemical characteristics of the alloys were studied. The results obtained by XRD, SEM and TEM indicate that the as-cast and quenched alloys mainly consist of two major phases, (La,Mg)Ni3 and LaNi5, as well as a residual phase LaNi. The rapid quenching does not exert an obvious influence on the phase composition of the alloys, but it leads to an increase of the LaNi5 phase and a decrease of the (La, Mg)Ni3 phase. The as-quenched alloys have a nano-crystalline structure, and the grain sizes of the alloys are in the range of 20-30 nm. The results by the electrochemical measurements indicate that both the discharge capacity and the high rate discharge(HRD) ability of the alloy first increase and then decrease with the variety of quenching rate and obtain the maximum values at the special quenching rate which is changeable with the variety of Mn content. The rapid quenching significantly improves the cycle stabilities of the alloys, but it slightly impairs the activation capabilities of the alloys.     

La0.8-xCexMg0.2Ni3.5(x=0~0.20)贮氢合金电极的低温放电性能

用冷坩埚磁悬浮熔炼炉制各La0.8-xCexMg0.2Ni3.5(x=0.0.05,0.10,0.15,0.20)贮氢电极合金,采用X射线衍射、三电极体系系统研究合金的微观结构和电化学性能.研究表明:合金为多相结构,主相均为Ce2Ni7型六方相,还包括Cacu5型六方相、PuNi3型菱方相;P-C-T曲线显示,随着Ce含最的增加,合金放氢平台区域变窄,平台压力升高.合金中各组成相单胞体积的减小是其主要原因.随着Ce含量的增加,合金常温最大放电容量逐渐减小并且循环稳定性有一定改善;低温最大放电容量则先增大后减小,合金的低温高倍率放电性能以及交换电流密度均随Ce含量的增加而增加,但氢扩散系数随着Ce含量的增加而减小.