钒基固溶体贮氢合金的研究进展

基于目前钒基固溶体贮氢合金研究现状,介绍了钒氢反应原理,对钒基贮氢合金理论计算、合金制备及性能改善等方面的研究进行了总结,并对合金成本等问题进行了讨论。钒基体心立方结构固溶体贮氢合金具有高容量、氢化反应条件温和、抗粉化性能好,动力学性能优越等特点。尤其作为燃料电池用贮氢罐的候选材料,具有很好的开发应用前景。钒从吸氢至完全饱和的整个过程,结构在发生变化:BCC(α)→BCT(β)→FCC(γ)。利用材料计算方法对合金热力学、晶格参数、电子原子比等方面进行理论计算,能够为实验研究提供理论指导。通过一种或多种元素添加或替代和热处理能够显著改善钒基固溶体贮氢合金的贮氢性能,但在高吸氢容量的前提下保证合金能够在适中条件下释放大部分氢仍是该系合金开发的关键之一。高纯钒价格昂贵,在不显著减小最大容量的基础上有效降低钒基贮氢合金的成本是该合金研究的另外一个关键点。     

钒-氢反应规律与钒基固溶体贮氢合金开发

钒基固溶体贮氢合金是近年来开发的一种新型高性能贮氢材料。文中介绍了钒—氢反应的基本规律及钒基因溶体贮氢材料的特点，并对钒基因溶体贮氢合金的研究及开发现状进行了综述。     

超声搅拌辅助铸造法制备新型钒基固溶体贮氢材料

为了改进钒基固溶体贮氢材料的性能,采用超声搅拌辅助铸造法制备新型钒基固溶体贮氢材料V3Ti Ni0.56Co0.1Al0.2,并进行物相组成、显微组织、吸放氢性能和耐腐蚀性能的测试与分析。结果表明,该新型钒基固溶体贮氢材料由V基固溶体相和少量的Ti Ni相、Ti2Ni相组成,具有较佳吸放氢性能和耐腐蚀性能,室温最大吸氢量为1.781%、室温放氢平台压力为0.46 MPa,腐蚀电位较V3Ti Ni0.56正移709 m V。     

专利信息

一种含钛冶金炉渣综合利用的方法,由钛铁矿或高钛渣亚熔盐法清洁生产二氧化钛和六钛酸钾晶须的方法,B相纳米二氧化钒的制备方法,一种制备高晶化纳晶二氧化钛光催化剂的蒸汽热方法,一种高活化性能的钒基固溶体贮氢合金,长循环寿命的钒基固溶体贮氢合金……     

镁基贮氢合金的研究进展及其制备

贮氢材料的制备是氢能利用的关键技术.作为新型贮氢材料的镁基贮氢合金,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,介绍了国内外研究现状,论述了几种主要制备方法的工艺过程、影响因素、特点及优缺点.     

稀土基AB5型复合贮氢合金的研究进展

制备复合合金是改善贮氢合金性能的一条有效途径。本文对国内外各种多元以及多相稀土复合贮氢材料的研究现状进行了综合评述，主要涉及了AB5-AB2型复合贮氢合金和镁基-AB5型纳米复合贮氢合金的进展。阐述了各种复合材料的组成，微观结构以及电化学性能等，并展望了今后复合贮氢材料的研究方向为应用基础性的研究，如复合作用机制、对热力学性能的影响等方面的研究。     

高容量稀土基贮氢合金的研究

以金属RE、La、Ni、Co、Mn、Al作为稀土基贮氢合金的原料,制备了一系列不同成分的贮氢合金,进行了相应的组织结构分析及电化学性能的测试,研究了不同La、Co添加量对合金相结构与电化学性能的影响,选择确定了合适的合金配方,为生产高容量Ni-MH电池的负极材料提供了依据.     

基于AB_5合金复合贮氢材料的研究进展

制备复合贮氢材料是改善贮氢合金性能,克服单一合金缺点的一条有效途径。基于AB_5贮氢合金的特点,对利用AB_5合金制备复合贮氢材料等方面的研究进行了总结。AB_5贮氢合金一般具有CaCu5晶体结构,具有相对较高的吸氢容量、良好的循环稳定性、低平衡压、吸氢动力学快和良好的抗杂质性等优点,尤其与其他贮氢材料进行复合作为燃料电池用贮氢罐的候选材料,具有很好的开发应用前景。主要涉及了AB_5/AB2,AB_5/Mg(Mg基)、AB_5/V-Ti,AB_5/碳材料等二元复合贮氢材料的研究进展。阐述了各种复合材料的相组成、微观结构、贮氢性能以及作用机制等,并对今后复合贮氢材料的研究方向进行了展望,如利用材料计算方法对复合材料热力学、动力学等方面进行理论计算、新制备工艺开发、AB_5合金与多元体系贮氢材料进行复合。     

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。     

FeTiCrV合金贮氢性能研究

利用电子探针、X射线衍射方法对添加铬、钒的钛铁贮氢材料进行了研究。结果表明,加入3.6％的铬和微量元素钒可促进FeTi的活化,而后者还能大大改善FeTi系合金的贮氢性能,并使其解吸P—C—T曲线的平台压力降低。     

机械合金化法制备镁基储氢材料进展

介绍了近年来机械合金化法在镁基储氢材料制备上的研究进展，讨论了机械合金化制备非晶、纳米晶镁基储氢材料的机制；从合金替代和多元复合的角度对镁基储氢材料的性能进行了论述：机械合金化法可制备出纳米晶、非晶态的镁基储氢材料，无序区和晶界浓度的增加使得氢原子的吸附和扩散更为容易，制备出的材料具有较高的活性和较快的吸放氢速度。低温吸放氢性能的改善尤其显著；最后指出了机械合金化法制备镁基储氢材料需要注意并加以解决的一些问题。     

稀土在Ni/MH电池中应用研究

综述了稀土在N i/MH电池中的作用机理。贮氢合金中稀土的含量和组成改变合金的微晶结构,影响合金的吸放氢特性。镍电极中掺杂稀土添加剂一方面可以有效地提高析氧过电位,改善N i/MH电池高温性能。另一方面稀土的掺杂使N i(OH)2晶格发生畸变,改善材料的质子扩散性能,减少电化学反应阻抗。此外,电解液中引入稀土化合物,可增大电极表面的活性中心。阐述了稀土是改善N i/MH电池性能的一种有效的活性材料和添加剂。     

稀土贮氢电池的发展现状及对策

本文综述了我国稀土贮氢电池的主要发展状况。1990年前我国已能生产作为电池(Ni/MH)负极材料的稀土贮氢合金，1990年初期就开始制造电池（Ni／MH)，且在1995年后逐步走向工业化生产水平。目前我国的这种电池的原料供给能力、电池的生产技术及装备、检测手段、电池的综合技术性能等方面都处于世界先进水平。     

钒基固溶体型贮氢合金的研究进展

金属钒具有吸氢量大、抗粉化性能好等优点，但是有效吸氢量较低，只有一半的氢能够释放出来，没有实用价值。在V-Ti二元合金的基础上形成的三元合金V-Ti-M(M代表Cr，Mn，Fe，Ni等)具有良好的贮氢性能。Ti／Cr比对V-Ti-Cr合金性能影响很大，Ti/Cr比值为0．75时V-Ti-Cr合金具有最大的贮氢量和有效吸氢量，同时热处理可以有效地提高V-Ti-Cr合金的有效吸氢量，并降低V的使用量。添加Mn的三元合金具有BCC和Laves相双相结构。V-Ti-Fe合金的贮氢量很高，并有希望利用便宜的钒铁做钒源。此外，V基固溶体合金还可以用于镍氢电池负极，如V-Ti-Ni合金具有很高的放电容量，目前需要解决其循环稳定性差和成本高的问题。     

Development of Strip Casting Technology in Rare Earth Permanent Magnet Alloys and Hydrogen Storage Alloys in China

The SC technique is now being applied widely in material preparation, especially in rare earth functional materials in virtue of its advanced process and high performance product. The applications of SC technique in rare earth permanent magnet alloys and hydrogen storage alloys were analyzed integrative, on the basis of summary of SC technique development in this paper. The paper mainly includes development history of SC technology, effect of SC technology on alloy microstructure, application of SC technology in RE storage hydrogen alloy and sintered Nd-Fe-B alloy, development of SC equipment and SC product industry. At the same time, the paper points out the existing problem of SC products.     

TiZrNi准晶电化学储氢性能研究

准晶是一种结构特殊的固态有序相.其特殊的原子排列方式可能会使其具有较高的储氢性能.研究目的是获得Ti系准晶,并对其电化学储氢性能进行研究.采用铸造法炼制合金,准晶难以形成.因此采用首先通过机械合金化获得非平衡态合金,然后对非平衡态合金进行不同温度热处理来获得准晶的技术路线.采用机械合金化制备了Ti42.5 Zr42.5 Ni15非晶.在机械合金化过程中要注意气体保护,否则难以形成非晶.将非晶合金在530℃处理2h后,在基体中出现了准晶,此时的基体为准晶和晶态混合物,准晶占大部分.经750℃处理2h后,合金基体中只有晶态存在.对不同状态合金进行了电化学储氢特性测量.对于非晶、准晶、晶态三状态合金,其电化学储氢均存在一个活化过程.非晶态的容量最高,其次为准晶态,晶态最低.     

硼的添加对Mg2Ni储氢合金吸放氢性能的影响

镁系储氢合金有着价格低廉、储氢量大等优点,作为机载储氢材料有着广泛的应用前景,但其过高的氢分解温度,过慢的分解速度等缺点制约着实际应用.采用机械球磨制备出Mg2 Ni-xB(x =0％,1％,5％,10％,15％)系列储氢合金.通过XRD分析了合金的物相结构,采用P-C-T测试仪测定了合金的吸放氢性能,研究了添加不同含量的B对Mg2Ni合金吸放氢性能的影响.研究结果表明,B的添加对合金在200和300℃下吸放氢性能的改善作用不明显,但添加B的合金在400℃下的吸氢量均较Mg2Ni高,B的添加量由1％增至15％的合金吸氢量分别为3.09％,3.00％,2.81％,2.84％,而Mg2Ni的吸氢量则只有2.60％.随着B含量的增加,含B合金吸氢量略有降低;在含B的试样中,含5％B的合金吸氢速率最大,仅需180 s便能完成吸氢.所有含B合金的放氢平台均较Mg2Ni高且较为平坦.本次实验表明,B的添加量对合金性能的提升存在一个最优值,本次实验结果显示,添加5％B相对较好地改善合金的储氢性能,提高合金吸氢量和放氢平台压的同时能保持较快的吸氢速率.     

Electrochemical characteristics and synergetic effect of Ti0.10Zr0.15V0.35Cr0.10Ni0.30-10 wt.%LaNi5 hydrogen storage composite electrode

In order to improve performance of Ti-V-based solid solution alloy, electrochemical characteristics and synergetic effect of Ti0.10Zr0.15V0.35Cr0.10Ni0.30-10 wt.%LaNi5 hydrogen storage composite electrode prepared by two-step arc-melting were investigated system-atically. X-ray diffractometry (XRD) and scanning electron microscopy-energy dispersive spectroscopy (SEM-EDS) showed that the main phase of composite alloy was composed of V-based solid solution phase with a BCC structure and C14 Laves phase with hexagonal structure, while secondary phase also existed in the composite alloy. The results showed that electrochemical characteristics of the composite alloy elec-trode were significantly improved. It was suggested that synergetic effect appeared in the maximum discharge capacity of the composite alloy, synergetic effect of the discharge capacity appeared in the activation process, in the composite process, in the cyclic process, in the discharge process at low/high temperature and at different current densities, and synergetic effect existed in the charge-transfer resistance and in the ex-change current density, which seemed to be related to formation of the secondary phase.     

La–Ni Based Alloy Modification by Ce and Fe for the Next Hydrogen Storage in Low-Temperature Metal Hydrides

Russian Journal of Non-Ferrous Metals - La–Ni based alloys have been established as suitable materials for reversible hydrogen storage. Low-temperature metal hydrides (LT MH) facilitate...     

TiVFe基固溶体合金的储氢研究进展

综述了Ti-V-Fe基固溶体合金的储氢研究现状,结果表明合金成分的调整与合金储氢量和平台特性密切相关。同时,分析了VFe合金替代纯V的研究进展,这种替代会对合金的储氢性能产生极大的影响。指出了Ti-V-Fe基固溶体合金今后的研究方向,并提出将VFe合金中Al,Si,O等杂质元素对Ti-V固溶体储氢性能的影响作为研究重点。