镀铜压制La-Ni-Al储氢合金改善其抗粉化性能的研究

La-Ni-Al合金吸氢后严重粉化，在使用中对设备产生有害影响，使用范围受到很大限制。由于La-Ni-Al合金粉压制成型后，经过吸放氢后依然粉化，因而先对合金粉表面镀覆铜后再压制成型，通过对成型试样和未进行加工处理的试样进行吸氢性能测试，绘制La-Ni-Al合金化学镀铜压制成型前后的PCT曲线。研究La-Ni-Al镀铜成型试样多次吸放氢后的吸氢量及膨胀数据，对比试验结果，压制成型的La-Ni-Al合金抗粉化性能显著提高，使用方便，有效地消除了对设备的危害。     

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。     

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.     

铸态La_(2-x)Sm_xMg_(16) Ni(x=0-0.4)合金的气态储氢性能

采用真空感应熔炼技术制备了La_(2-x)Sm_xMg_(16)Ni(x=0,0.1,0.2,0.3,0.4)储氢合金。用X射线衍射(XRD)研究了合金吸放氢前后的相结构,用Sievert测试了合金吸放氢动力学曲线,采用Arrhenius法估算了合金吸放氢的活化能。结果表明,铸态合金的主相是La_2Mg_(17),并存在少量的第二相SmNi和Sm_5Mg_(41)。合金吸氢后形成了氢化物LaH_3和MgH_2。合金的吸氢量、吸放氢动力学随Sm替代量的增加而增加,当Sm替代量从x=0增加到x=0.4时,最大吸氢量从4.458%(质量分数,下同)增加到4.925%。在3 MPa,498 K下,10 min的吸氢量分别为:4.308%,4.342%,4.488%,4.564%,4.787%;在真空、498 K下,20 min的放氢量分别为1.684%,1.521%,1.779%,1.666%,2.131%。Sm替代对合金吸放氢动力学性能的改善主要归因于Sm使合金的活化能降低。随着合金中Sm替代量的增加,合金生成焓ΔH的绝对值及吸氢平台压先减小后增加。制备合金中,La_(1.7_Sm_(0.3)Mg_(16)Ni合金的生成焓ΔH的绝对值最小,为-53.07 k J·mol-1。     

退火时间对LaMgNi_(3.9)Mn_(0.2)合金的结构与气态吸放氢性能的影响

为了研究退火时间对LaMgNi_(3.9)Mn_(0.2)合金的结构和气态吸放氢性能的影响,采用XRD和SEM手段测试了合金的物相和微观结构,半自动Siever′s法测试了合金的吸放氢动力学曲线。实验结果表明,随着退火时间增加,合金中LaMg(NiMn)_4主相含量降低,(La,Mg)(NiMn)_5相含量增加。铸态及退火合金表面均由不同尺寸的柱状晶组成,具有明显的组织遗传效应;随着退火时间增加,合金柱状晶区域中La、Mg、Ni的含量差值都降低,元素分布更均匀,15 h与20 h退火合金的柱状晶晶间区域中Mn元素消失。铸态和退火合金第一次吸氢后达到相应的最大吸氢量,故退火时间对合金的活化性能无影响,但对合金的最大吸氢量、饱和吸放氢量具有明显影响。随着退火时间增加,合金的最大吸氢量、饱和吸放氢量降低,但合金的吸放氢饱和率先增加后降低,15 h退火合金的吸放氢饱和率相对较高。     

铁取代部分铬对TiVCrMn合金储氢性能的影响

38Ti-30V-18Mn-14Cr合金具有比较大的吸氧量,但是其放氢平台太低,尤其是有效放氢量太少.Fe有利于合金放氢平台提高,所以本文研究了Fe取代部分Cr对该合金的吸/放氢性能的影响.X射线衍射(XRD)分析表明,随Fe取代Cr的量的增加,合金的相组成经由单一的体心立方(bcc)相逐渐转变为bcc与Laves两相共存,合金bcc相的晶格常数和晶胞体积减小.吸放氢性能曲线表明,Fe取代Cr后合金的最大吸氢量降低,但是合金的放氢平台显著升高,合金的有效放氢量增大.对于38Ti-30V-18Mn-10cr4Fe合金,在298 K吸氢、353 K放氢的条件下,有效放氢量达到最大为1.51%.     

镁碳纳米储氢材料的制备及其性能的研究

用镁与炭化无烟煤混合后进行充氢球磨的方法,制备镁碳储氢材料。运用扫描电镜和透射电镜对储氢材料的粒径、微观形貌及晶形结构进行了表征,运用热重分析仪和差示扫描量热仪对材料的吸放氢性能进行了测试。实验发现,在镁中添加碳进行充氢球磨时,可以在5h内使粒径达到50-100nm。随着碳添加量的增大,镁碳储氢材料的储氢量下降,放氢温度升高。材料Mg3.0C2.0(碳添加量40%)的储氢量2.61%,放氢温度295℃。活性金属Mo对镁碳材料吸放氢性能有着明显的改善作用。     

石墨烯含量对钒基储氢电池耐腐蚀性和吸放氢性能的影响

在VTi Ni钒基储氢电池中添加不同含量的石墨烯,测试和分析了显微组织、物相组成、吸放氢性能和耐腐蚀性能。结果表明:石墨烯的添加,明显提高了钒基储氢电池的吸放氢性能和耐腐蚀性能。随石墨烯含量的增加,钒基储氢电池的的腐蚀电位先正移后负移,最大吸氢量先增大后减小,吸氢量达到饱和的吸氢时间先减小后增大,放氢平台压力先基本不变后提高。石墨烯含量优选为1%,腐蚀电位较未添加石墨烯时正移了414 m V,最大吸氢量较未添加石墨烯时提高了24%,吸氢量达到饱和的吸氢时间较未添加石墨烯时缩短了44%。     

Ce替代La对合金LaNi4.5Al0.5储氢性能及热力学的影响

金属Ce替代LaNi_4.5Al_0.5合金中的La用以提高金属吸/放氢热力学性能。通过研究合金La_1-xCe_xNi_4.5Al_0.5(x=0～0.4)的相结构、储氢热力学以及吸/放氢动力学发现,所制备的合金主相为六方晶系LaNi₅相;随着Ce替代量的增加(x=0～0.4),合金晶体结构中a轴呈现减小的趋势、c轴及各向异性(c/a)呈现出先增大后减小再增大的趋势;储氢性能测试表明,随着Ce替代量的增加,合金的吸/放氢平台压升高,最大储氢量减小;合金吸/放氢反应热优化程度与各向异性(c/a)呈现出相同趋势,当x=0.2时,合金吸放氢反应焓变分别降低至26.33 kJ/mol和24.30 kJ/mol。     

电动汽车用新型钒基电池合金的制备与性能研究

采用不同的球磨转速和球磨时间对V_3TiNi_(0.56)Ce_(0.2)电动汽车用新型钒基电池合金试样进行了压力铸造成型试验,并进行了吸放氢性能和耐腐蚀性能的测试与分析。结果表明:随球磨转速和球磨时间的增加,试样的最大吸氢量先增大后减小,腐蚀电位先正移后负移,吸放氢性能、耐腐蚀性能的变化趋势均为先提升再下降。与300 r/min球磨转速相比,500 r/min球磨转速下试样的最大吸氢量增大了18.72%,腐蚀电位正移了72 mV。与0.5 h球磨时间相比,2 h球磨时间使试样的最大吸氢量增大了25.52%,腐蚀电位正移了80 mV。V_3TiNi_(0.56)Ce_(0.2)电动汽车用新型钒基电池合金的球磨转速和球磨时间分别优选为500 r/min和2 h。     

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。     

LaNi_(5-x)Al_x贮氢合金的研究

本研究用Ａｌ置换ＬａＮｉ５合金中的部分Ｎｉ，得到一系列ＬａＮｉ５－ｘＡｌｘ（ｘ＝０．１，０．３，０．５）贮氢合金。对这些合金的吸放氢热力学和动力学性能的实验研究表明，随着Ａｌ的加入及Ａｌ含量的增加，贮氢合金的平台氢压降低，吸氢量有所减少，而吸放氢速度有所增加。通过对合金及其氢化物晶体结构的ＸＲＤ分析，发现Ａｌ的加入并未使晶体结构类型发生变化，只是晶格常数变大；ＬａＮｉ５－ｘＡｌｘ合金吸氢后原晶体结构也未发生变化，但其晶格常数增加较大。     

Ce替代La对储氢合金结构与性能的影响

采用感应熔炼法制备了La_(1-x)Ce_x(NiCoMnAl)_(5.05)(x=0,0.25,0.50,0.75)系列合金,并对其进行了PCT气态吸放氢测试。结果表明,随着Ce替代量的增加,合金的晶胞体积逐渐减小,轴比c/a逐渐增大;随替代量的增加合金的放电容量逐渐降低,其高倍率放电性能先提高后降低,x=0.25时合金的倍率放电性能最好;而合金的循环寿命随Ce替代量的增加而逐渐提高;随替代量的增加合金的最大吸氢量逐渐减小,但其放氢平台压力却逐渐提高。     

Mg-Ni系贮氢合金的改性

Mg-Ni系贮氢合金虽储氢量高,但放氢温度高、吸放氢动力学性能差,限制了合金的广泛应用.为克服Mg-Ni系贮氢合金的这些缺点,开发贮氢量大、吸放氢性能好的贮氢合金,采用各种方法对合金进行改性.为进一步了解Mg-Nj系贮氢合金方面的研究进展,调研了国内外在Mg-Ni系贮氢合金改性方面研究进展,主要从合金表面处理、成分调节以及纳米处理这3个方面进行了阐述.     

纳米Mg2Ni-1.00%Pd的吸放氢特性研究

采用机械合金化法制备了MgaNi-1．00％Pd（质量分数）合金粉末，用XRD及AFM等分析表征了材料吸放氢前后相和微观结构的变化，测定了Mg2Ni-1．00％Pd合金的吸放氢动力学曲线和PCT曲线。结果表明，机械合金化制备的MgaNi-1．00％Pd合金粉末颗粒尺寸在10—50nm之间；添加1．00％Pd机械球磨，可显著地改善纳米Mg2Ni合金的吸，放氢动力学性能，在初始氢压为1．17MPa、温度为423和473K时，同熔炼法制备的合金相比，材料无需活化即可快速吸氢；PCT曲线上有明显的坪台区，而且坪宽较长，有一定的滞后效应且滞后系数随温度的升高而降低；同熔炼法制备的MgaNi合金相比，纳米MgaNi-1．00％Pd合金吸氢时的焓变值减小，放氢时焓变值增加，可逆贮氢容量为3．0％H2。     

甩带对Ti-V-Cr-Mn合金微观结构及储氢特性的影响

研究了甩带速度对40Ti-40V-10Cr-10Mn合金微观结构和储氢特性的影响。物相分析表明,未经甩带的样品仅由体心立方结构的V基固溶体(BCC相)组成;10 m/s和30 m/s甩带样由BCC相、C14型Laves相组成;20m/s甩带样则由BCC相、C15型Laves相组成。动力学机制研究表明,未甩带样及10m/s和30m/s甩带样的吸氢过程均受化学反应控制,而20m/s甩带样的吸氢过程则受到三维扩散控制。随着甩带速度的提高,样品在室温下的吸氢量先减小后增加,其中20m/s甩带样的最小;甩带样在室温下的放氢量均大于未甩带样,且10m/s甩带样在室温下的放氢量最大,吸放氢迟滞效应也得到改善;随着甩带速度的增加,样品在373K下的放氢量先减小后增加,其中20m/s甩带样的最小,而10m/s甩带样的放氢量接近于未甩带样。     

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。     

添加剂CeO_2对La_2Mg_(17)-50% Ni储氢性能的影响

研究了球磨添加CeO2对La2Mg17-50%(质量分数,下同)Ni复合合金的相结构和储氢性能的影响,并对合金的形貌和吸放氢性能进行了检测。XRD结果表明,球磨加入CeO2后,在La2Mg17-50%Ni合金中除了Mg2Ni和Ni相外,产生Ce Mg12相。SEM形貌图清晰地看见CeO2附在La2Mg17-50%Ni合金表面上呈白色小颗粒。吸氢动力学性能表明,加入CeO2后,使La2Mg17-50%Ni合金的最大吸氢量从3.298%增加到3.594%。添加CeO2后合金的最佳饱和吸氢温度降为200℃(3 MPa),且吸氢动力学性能提高至1 min内的吸氢量达到3.382%,是其最大吸氢量的94%。然而,CeO2在放氢过程中的积极作用并不明显。     

析氢对化学镀铜过程的影响

化学镀铜槽液中通过改变镀液成分、基体或添加不同物质来改变析氢速率 ,比较析氢量n氢 和沉铜量n铜 的关系来研究析氢对化学镀铜的影响 ,实验结果表明 :胶体钯在化学镀铜初期起作用 ,其后由新生成的铜催化镀铜过程 ;n铜∶n氢 =1～ 2 ,而非通常化学镀铜总反应中n铜∶n氢 =1∶1,因此 ,本文认为化学镀铜过程除存在一个主反应外 ,必定还同时存在Cu2 + 还原为Cu的不析氢反应过程 ,且该过程必受催化界面的催化活性和镀液成分的影响     

石墨烯改性钒基储氢电池负极材料的组织与性能研究

采用球磨后再烧结方法制备出石墨烯改性钒基储氢电池负极材料,并进行材料的物相组成、显微组织、吸放氢性能和循环稳定性的测试与分析。结果表明:该材料由V基固溶体主相、呈三维网状结构分布的Ti Ni相以及呈弥散状分布的石墨烯组成,具有较佳的吸放氢性能和循环稳定性。与相同方法制备的V3Ti Ni0.56相比,该材料的最大吸氢量增加16.4%,放氢平台压力相当,20次充放电循环后的放电容量衰减率从92.8%减小至6.7%。