高贮氢性能的Ti60Zr15Ni15Cu10非晶合金

氢能够溶解于非晶合金中 ,而且非晶合金吸氢后很少引起脆化 ,特别是含有Ｔｉ和Ｚｒ的非晶合金由于对氢具有相当高的化学亲和力 ,所以人们对其作为贮氢合金的应用进行了广泛的研究。一些研究结果已经证明 ,含钛的非晶合金能够从气相中也能通过电解法吸收氢气。按Ｈ/Ｍ比值所定义     

钯基非晶合金的制备和应用综述

非晶合金由于其独特的组织结构,在力学、化学和物理方面都有着特殊的性能。结合非晶合金的发展历程,介绍了非晶合金制备方法,对其性能及应用领域进行综述介绍。介绍了钯基非晶合金在催化、磁学和精密制造等领域的应用前景,总结了常见块体钯基非晶合金的制备方法,对钯基非晶合金的制备技术发展和潜在应用前景进行了展望。     

Cu-Zr基块体非晶合金的研究进展

针对Cu基非晶合金这一具有广阔应用前景的新型非晶合金,从合金体系、性能及应用等方面对其国内外研究现状和进展进行了综述。重点分析了Cu基非晶合金体系中各合金元素的作用、合金的力学性能和耐腐蚀性能。简要介绍了表征合金玻璃形成能力(GFA)的参数和判据,特别是近几年新提出来的参数和判据。最后对Cu基块体非晶合金目前存在的问题及其应用前景进行了概述。     

氢分离非钯合金膜表面处理研究进展

镀有Pd层的氢分离纯化用5B族金属膜具有较高的氢选择性和渗透率,但Pd与基底在高温下易发生热扩散,致使氢的解离效率变差,影响合金膜在氢分离时的连续性和稳定性。目前,在合金膜与Pd之间添加中间层或在合金膜表面直接使用非Pd催化材料是防止氢分离合金膜因金属间扩散而失效的主要方法。介绍了金属催化氢解离与合金膜渗氢机理,并从中间层材料、非Pd催化材料及影响这2种材料效果的内外因素等方面综述了近年来在氢分离合金膜表面处理方面的研究进展。中间层材料的类型以金属化合物为主,还包括氧化物及稀土金属Y,针对这些材料防金属间扩散的效果采用高温下渗氢稳定时间和渗透率进行评价分析;非Pd催化材料主要分为金属碳化物和钒氧化物2类,重点分析了材料的解离效率和通用性,其解离效率与晶体结构和实验温度有关。在通用性方面,氧化物能够与不同基底合金结合,并获得较高的氢渗透率,表现出更好的适应性。影响中间层和非Pd催化材料发挥效用的因素主要包括材料内在因素和工艺外部因素,分析了涂层结构和厚度的材料因素,举例说明了制备工艺和制备参数选择等外部因素对材料发挥效用的影响。最后指出了现有涂层研究中,加入中间层材料或直接使用非Pd催化材料时的不足及相应的改进措施,并对氢分离5B族合金膜表面处理的未来发展进行了展望。     

氢对非晶合金影响的研究进展

非晶合金具有一系列的优异性能,为当前材料界的研究热点之一。本文综述了氢对非晶合金影响的研究情况,重点介绍了氢对非晶合金形成的影响、氢对非晶合金力学性能与阻尼性能的影响,以及氢对非晶合金晶化行为的影响。最后概述了氢对非晶合金影响的研究过程中存在的问题及未来研究方向。     

大块非晶合金研究进展

非晶合金具备优异的物理化学性能,在电子、机械、化工、国防等领域具有广泛的应用前景。本文从非晶合金体系,非晶形成机理、形成能力、制备方法、性能特点与应用等方面回顾了块体非晶合金的研究进展,分析了推进块体非晶合金应用而当前需要着重努力的方向。     

氢渗透合金膜的研究现状及发展趋势

氢渗透合金膜是一种重要的氢气提纯材料。本文简要介绍了目前存在的几种氢渗透合金膜的研究进展和各自的优缺点,重点讨论了氢渗透合金膜的工作原理、氢渗透性能和制备方法;详细分析了影响氢渗透性能的关键因素,包括氢渗透系数、氢扩散系数、氢溶解系数和氢脆性,提出了通过改善氢渗透合金膜的微观结构以提高膜材料的抗氢脆性、提高氢渗透系数和扩散系数的方法,最后对合金膜的发展趋势进行了探讨。     

透氢钒基合金膜

目前工业上分离高纯氢气应用最多的是致密金属膜,尤其是钯银合金膜。钯、银属于贵金属,大规模应用成本高。钒基合金膜拥有比钯银合金膜更高的透氢率、机械强度和较低的成本,且氢脆抗力较纯钒得到很大提高,成为潜在的替代钯银合金膜的材料之一。本文综述了钒基合金膜材料的研究现状,催化层对透氢性能的影响以及钒基合金膜的制备方法,并对未来的发展趋势进行了展望。     

氢诱导Zr基非晶合金中纳米晶向非晶转变

用电弧炉熔炼及铜模铸造方法，制备了含有部分纳米晶Zr41.2Til3.8Cu12.5Ni10Be22.5块体非晶合金。通过电化学方法对合金材料充入氢。利用DTA、DSC、XRD及TEM等方法，研究了氢对纳米晶体的影响。结果表明，氢使纳米晶体转变为非晶结构，在含有部分纳米晶的非晶合金中充入氢能够制备出块体非晶合金材料。     

Nd-Co-B非晶合金的贮氢性能

研究了ＮｄｘＣｏ８５－ｘＢ１５（ｘ＝５～３０）非晶合金的贮氢性能。所研究的合金是用纯度为９９．９９％的钴、９９．９９％的钛和钴－４６ａｔ％硼合金料,在氮气氛下电弧熔炼的合金锭,由该合金锭通过熔体旋淬（于氩气氛中）制得非晶条带（１ｍｍ宽×２０ｍ厚）。用电阻法测定非晶合金的晶化温度Ｔｘ。所研究的非晶试样不经任何预处理,在１ＭＰａ氢气和４２３Ｋ下进行吸氢处理。根据在吸氢时的压力降,或根据在吸氢后所测得的热解吸谱,来计算氢含量。用Ｘ射线衍射分析研究了非晶合金试样在氢化前后的原子结构。详细研究了Ｎｄ２０Ｃ…     

Study on Hydrogen in Mixed Gas Separated by Rare Earth Hydrogen Storage Alloys

采用中频感应炉在氩气保护下制备稀土镍系AB5型贮氢合金和La-Mg-Ni系AB3型贮氢合金。利用H2、N2和CH4配制的混合气体来模拟工业尾气,对利用稀土贮氢合金分离混合气体中氢气的纯度、合金抗杂质气体毒化及抗粉化性能进行研究。结果表明,稀土镍系AB5型合金由CaCu5型结构组成,AB3型La-Mg-Ni系合金为多相结构,由(La,Mg)Ni3、LaNi5以及LaNi2型相组成。在分离混合气体中氢气时,贮氢合金均受到杂质气体的毒化,导致吸氢速率降低,吸氢量减少。La-Mg-Ni系合金的抗粉化性能好于LaNi5及其多元化合金。综合考虑分离氢气的纯度、合金的抗毒化及抗粉化性能,认为LaNi3.7Mn0.4Al0.3Fe0.4Co0.2合金分离氢气的效果较好,氢气纯度可以达到90.7%。     

Hydrogen solution properties in a series of amorphous Zr–Hf–Ni alloys at elevated temperatures

Amorphous alloys are anticipated as new membrane materials for high purity hydrogen production, as substitutes for expensive palladium alloys. For amorphous Zr–Ni-based alloys reported to date, hydrogen permeability increases with Zr content. Hydrogen solution properties in a series of amorphous Zr–Hf–Ni ternary alloys were measured carefully using the Sieverts method and residual hydrogen measurements to investigate the reason. Results indicate that hydrogen solubility in the ternary alloys increases with increasing Zr to improve hydrogen permeability, not because of the geometrical atomic structure but because of higher hydrogen affinity of Zr than that of Hf. Increased permeability with Zr in other amorphous Zr–Ni-based alloys is also expected to be attributable to the same reason. Additionally, hydrogen was found with low mobility, and was not removable even after 10 h evacuation at 573 K; the importance of decreasing low mobility hydrogen as a countermeasure against hydrogen embrittlement was pointed out. Equilibrium hydrogen concentration was found not to obey Sieverts’ law with respect to hydrogen pressure. Rather, it was linear roughly to the quarter power. Parameters to reproduce pressure–composition isotherms were determined using Kirchheim's theory.     

钕含量对Mg-Cu-Nd非晶合金贮氢性能的影响

通过溶体快淬成功制备了（Mg65Cu25）100-xNdx（x=2，5，7，10）非晶／纳米晶贮氢合金，利用透射电镜、x射线衍射仪和差热分析仪研究了合金的微观组织结构及其热性能，采用ARBINBTW-2000型电池测试仪研究了合金的贮氢性能。结果表明：随着钕含量的增高，合金的贮氢量呈现上升趋势。非晶（Mg65Cu25）93Nd7合金具有最好的贮氢动力学性能和贮氢容量，最高贮氢量达到3．O％（质量分数），而纳米晶（Mg65Cu25）98Nd2具有最低的贮氢动力学性能和贮氢容量。研究还表明，随着钕含量的增高，合金的非晶形成能力增强，非晶的这种独特的短程有序结构是提高贮氢性能的主要因素。     

透氢非钯基金属膜研究进展

相比于变压吸附和深冷分离法,膜分离技术由于能耗低、简单易行等特点,在氢气分离提纯中的应用具有优势。目前工业上分离提纯氢气应用最多的是致密金属膜,尤其是钯及其合金膜。但是钯是贵金属,成本非常高,限制了钯基膜的大规模应用。因此目前非钯基致密金属膜在氢气分离提纯中的应用受到广泛的的关注,成为研究热点。本文综述了金属膜分离氢气机理,非钯基金属膜的材料成分及其发展现状,并指出目前开发膜材料存在的一些亟待解决的问题。     

Ni对非晶态Co-B合金电化学储氢性能的影响

通过化学还原共沉积法引入元素Ni制备了三元非晶态Co-Ni-B合金,并研究了元素Ni对非晶Co-B合金电化学储氢性能的影响。结果表明,含镍23.8at%非晶态Ni-Co-B合金的可逆放电容量约为250mAh/g,较非晶Co-B合金下降约20mAh/g,但循环稳定性二者相同,即在650mA/g的高电流密度下循环60次容量几乎保持不变。但进一步增加Ni含量,含镍35.8at%的非晶态Ni-Co-B合金的放电容量和循环稳定性都较不掺杂时发生大幅下降。但是,元素Ni的引入能有效抑制高电流密度充电过程中Co-B合金表面大量氢气的析出,减小电极放电电压平台和容量在循环过程中的波动。这可能得益于以下2个原因:(1)非晶Ni-Co-B合金对水分解的电催化活性降低;(2)吸附态氢原子在非晶Ni-Co-B合金基体中的扩散速度高于在Co-B合金中的扩散速度。     

氢燃料电池中钛双极板研究进展

钛及钛合金密度低、比强度高且在酸性环境中耐蚀性优异,在氢燃料电池双极板中具有较高的应用价值。回顾了近年来氢燃料电池用钛双极板的研究进展,详述了钛双极板表面改性技术的研究成果,包括掺杂合金元素、钛表面涂覆金属基涂层(贵金属、金属碳/氮化物等)和碳基涂层(石墨、无定型碳等)。涂层结构组织的复合化和纳米化,有利于提升钛双极板的耐蚀性、导电性和疏水性,其对于提升氢燃料电池的性能及保证其运行的稳定性和耐久性具有重要作用。     

纳米晶和非晶Mg20-xLaxNi10(x=0-6)贮氢合金的贮氢行为

用快淬技术制备了Mg2Ni型贮氢合金,合金的名义成分为Mg20-xLaxNi10 (x = 0, 2, 4, 6)。用XRD、SEM、HRTEM分析了合金的微观结构。发现不含La的快淬合金中没有非晶相,但含La快淬合金中显示以非晶相为主。当La含量x≤2时,铸态合金的主相为Mg2Ni相,但随着La含量的进一步增加,铸态合金的主相改变为(La,Mg)Ni3+LaMg3相。应用Sieverts设备研究了铸态及快淬态合金的吸放氢量及动力学,结果表明,x=2的合金吸放氢量及动力学随淬速的增加而增加,但对于x=6的合金,结果是相反的。电化学测试结果表明,x=2合金的放电容量随淬速的增加而增加,而对于x=6合金,结果也是相反的。快淬显著地提高了x=2, 6合金的循环稳定性     

Mg_(50)Ni_(50-x)Ti_x合金的吸放氢性能

研究了Mg50 Ni50 -xTix 合金的非晶形成能力与非晶合金电极的吸放氢性能。结果表明 :在Mg50 Ni50 -xTix合金中 ,当Ti替代Ni元素的量低于 1 5% (摩尔分数 )时 ,机械合金化能够得到几乎单一的非晶态合金 ;用Ti替代Ni形成的三元非晶合金能降低镁镍合金的平衡氢压 ;少量的Ti替代能改善合金的电化学吸放氢容量 ,使合金电极的吸放氢循环稳定性得到提高。这被认为是在三元合金中钛元素减缓了合金中镁元素的氧化腐蚀进程所致。     

纳米结构镁的制备及其储氢性的研究进展

氢能的利用越来越受到人们的重视,而氢的储存和运输限制了其广泛的实际应用。镁基合金作为一种固体储氢材料,在储氢领域显示出巨大的潜力。但是,吸放氢温度高,释氢速率慢,阻碍了其工程应用。为了提高镁基合金的储氢能力,目前的研究主要集中在合金成分的优化和加工工艺的改进方面,而纳米细化是最有前途的方法之一。详细介绍了纳米镁的各种制备工艺,包括高能球磨、物理气相沉积、氢化化学气相沉积、液相化学合成和模板法,并分析了各种方法的优缺点。阐述了纳米结构和元素掺杂对镁基合金储氢性能的影响。本研究为储氢领域的材料开发和制备工艺的改进提供参考。     

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