纳米晶Mg2-xTixNi0.8Cr0.2四元合金的气态储氢性能

纳米晶Mg2-xTixNi0.8Cr0.2(x=0.05,0.10,0.15,0.20)四元合金由纯Mg,Ti,Ni,Cr粉在773 K经4h烧结后机械球磨而成.该合金具有良好的活化性能和吸氢动力学性能.合金在393 K,4.0 MPa氢压条件下,2min内便可以完成总吸氢量的75%(质量分数)以上,Mg1.95Ti0.05Ni0.8C0.2最大吸氢量可达到3.35%.在493 K,0.1 MPa条件下可快速放氢,Mg1.80Ti0.20Ni0.8Cr0.2在18 min内便可完成放氢过程,总放氢量为2.17%.所有合金具有良好的低温吸氢性能,353 K时Mg1.85Ti0.15Ni0.8Cr0.2合金最大吸氢量可达到2.08%.XRD分析结果显示,Ti替代Mg后,合金中主要存在Mg2Ni与Ni两相,另外,还有微量的Mg与TiNi相,TiNi相弥散分布在合金中,对合金的吸放氢性能有一定的催化作用.     

Zr在Mg2Ni储氢合金中的作用

采用感应熔炼法制备了Mg2Ni1-xZrx(x=0、0.2、0.4)合金,研究了Zr的添加对Mg系储氢合金储氢性能的影响。对合金的成分和微观组织进行分析,结果表明,Zr较难融入到合金,但是Zr能使得合金晶粒得到细化,且合金中都有Mg2Ni相的形成,有利于吸氢反应的进行。利用PCT测试仪测定了合金的储氢性能,结果表明:添加Zr元素的添加能有效降低Mg2Ni的吸放氢温度,并能有效提高提高合金的吸氢量,最高吸氢量达到4.91wt%。     

Enhanced Hydriding and Dehydriding Kinetics of as-Spun Nanocrystalline Mg2Ni-Type Alloy Substituting Ni with Cu

为了改善Mg2Ni型合金的吸放氢动力学性能,用Cu部分替代合金中的Ni。用快淬工艺制备了纳米晶Mg2Ni1-xCux(x=0,0.1,0.2,0.3,0.4)贮氢合金,用XRD、SEM、HRTEM分析了铸态及快淬态合金的微观结构;用自动控制的Sieverts设备测试了合金的吸放氢动力学性能。结果表明,快淬态合金具有纳米晶结构,Cu替代Ni不改变合金的主相Mg2Ni,但导致形成第二相Mg2Cu。随Cu含量的增加,合金的吸氢量先增加而后减小,但合金的放氢量随Cu含量的增加而单调增加。快淬显著提高合金的吸放氢量并改善合金的吸放氢动力学。     

Mg67-xCaxNi33 (x=0, 5, 10, 15, 20, at%)合金的物相及储氢性能研究

采用感应熔炼、甩带结合机械球磨法制备了Mg67-xCaxNi33(x=0,5,10,15,20,at%)储氢合金。研究了Ca含量及制备工艺对合金相结构和储氢性能的影响。结果表明,制备工艺(熔炼,熔炼+球磨,熔炼+甩带+球磨)对储氢合金的物相组成影响不大,而含Ca的合金经过甩带后容易形成非晶。不含Ca的Mg67Ni33合金主要由Mg2Ni相组成,并含有少量的Mg相;随着Ca含量升高,合金中的Mg2Ni相逐渐减少,而MgNi2相和Mg2Ca相逐渐增加。当Ca含量增加到20at%时,Mg47Ca20Ni33则主要由MgNi2和Mg2Ca组成,几乎没有Mg2Ni生成。P-C-T测试结果表明,在573K下,Mg67-xCaxNi33合金的最大吸氢量随着合金中Ca含量的升高而降低,这主要是由于Mg2Ni相含量减少造成的。吸氢后的Mg67Ni33主要由Mg2NiH4组成,而含Ca合金吸氢后则主要由Mg2NiH4、CaH2和不吸氢的MgNi2相组成。     

Ni添加对Mg17Al12合金吸放氢性能的影响

通过PCT测试及XRD分析研究了添加10%(质量分数,下同)Ni并球磨对Mg17Al12合金吸放氢性能及结构的影响.10%Ni的添加改善了Mg17Al12合金的吸放氢性能.合金在423 K下即可快速吸氢,在523 K下表现最优的吸放氢性能并具有优异的动力学性能,在15 min内吸氢量可以达到2.93%(质量分数,下同),饱和吸氢量达到4.20%.合金在523 K下放氢平台压达到0.3 MPa,放氢量为3.45%.合金氢化物的生成焓和生成熵分别为-68.37 kJ·mol-1H2、-121.42 J.(mol-1·K-1).在Mg17Al12合金添加10%Ni球磨1 h后,主相仍然为Mg17Al12相并有少量的Al-Ni金属间化合物相,吸氢饱和后合金的相组成为MgH2、Al以及Al-Ni金属间化合物,放氢后主相为Mg17Al12相,表明Mg17Al12相在吸放氢过程中的相变是可逆的.     

熔盐保护熔炼法制备La_2Mg_(17)合金及其储氢性能

采用熔盐保护熔炼法(SMPMS)成功制备了La2Mg17储氢合金.SEM和EDS研究发现,熔炼时液相在凝固过程中形成微观成分不均匀的非平衡组织.通过PCT性能测试发现,合金在523～623 K时可逆吸放氢量大于4.3%(质量分数, 下同).动力学分析结果表明,合金在473～623 K时具备良好的氢化动力学性能,并且在523 K时出现氢化速率极大值(25 s内吸氢3.2%).丰富的表面裂纹改善了合金的储放氢性能.     

球磨Mg50Ni50＋x wt%Ti（x=0,1,3,5）合金的贮氢性能

为了改善镁基贮氢合金的贮氢性能,在合金中加入不同量的Ti作为催化剂,用机械球磨法制备出Mg50Ni50＋x wt%Ti（x=0,1,3,5）合金粉末。用XRD、SEM分析了合金的微观结构,研究了Ti含量的变化对合金气态吸氢动力学及电化学性能的影响。结果表明：随着Ti含量的增加,合金相中出现了TiNi2相,TiNi2相不利于气态吸氢及电化学贮氢性能,但对合金的容量保持率及高倍率放电性能有很好的促进作用。     

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。     

Mg17Al12基储氢合金的表面复相改性

采用机械球磨法制备Mg17Al12合金,系统研究了球磨时间对Mg17Al12形成过程的影响;并以球磨12 h的Mg17Al12合金为基体,添加5%、10%（质量分数）的Ni、Cu单质,通过机械球磨对合金进行表面复相改性。采用P-C-T测试仪测定合金的储氢性能,研究添加不同质量分数的单质对Mg17Al12合金储氢性能的影响。结果表明：球磨12 h Mg17Al12的吸氢速率较慢,吸氢时间较长,需在1400 min达到最大吸氢量为4.1%（质量分数）,接近其理论吸氢量4.4%,Mg17Al12的吸放氢过程是可逆的。Cu对Mg17Al12进行表面复相改性,可以显著改善其吸氢动力学性能,添加5%Cu和10%Cu的合金在623 K,240 min的吸氢量分别为4.07%和3.9%。经过Cu和Ni复相改性后的Mg17Al12具有较好的放氢性能,添加5%Cu合金在553 K放出3%的氢气。Ni对Mg17Al12进行表面复相改性,对其性能有一定的提高,但是和Cu相比,并不明显     

Ni取代Al对SrAl2合金结构和储氢动力学性能的影响

研究Ni部分取代Al对Zintl相合金SrAl2结构和储氢动力学性能的影响.对合金的吸氢动力学曲线进行拟合,得到了动力学回归方程,并分析了合金的吸氢控制步骤.XRD分析表明,Ni取代Al后合金主要由SrAl2、Sr5Al9、AlNi和SrAl相组成;随着Ni取代量的增加,SrAl2与Sr5Al9相逐渐减少,而AlNi和SrAl相逐渐增加.氢化测试表明,Ni的加入降低了合金的最大吸氢容量,但是却极大地提高了合金的吸氢动力学性能.     

Hydriding/dehydriding properties of Mg-Ni-based ternary alloys synthesized by mechanical grinding

The Mg-Ni-based ternary alloys Mg2-xTixNi(x=0, 0.2, 0.4) and Mg2Ni1-xZrx(x=0, 0.2, 0.4) were successfully synthesized by mechanical grinding. The phases in the alloys and the hydriding/dehydriding properties of the alloys were investigated. Mg2Ni and Mg are the main hydrogen absorption phases in the alloys by XRD analysis. Hydriding kinetics curves of the alloys indicate that the hydrogen absorption rate increases after partial substitution of Ti for Mg and Zr for Ni. According to the measurement of pressure-concentration-isotherms and Van't Hoff equation, the relationship between ln p(H2) and 1 000/T was established. It is found that while increasing the content of correspondingly substituted elements at the same temperature, the equilibrium pressure of dehydriding increases, the enthalpy change and the stability of the alloy hydride decrease.     

La1．8Ca0．2Mg14Ni3＋x% Ti合金的微结构和储氢性能

研究了机械球磨La1.8Ca0.2Mg14Ni3＋x％Ti（质量分数，下同）（x=0，5，10）合金的微结构和储氢性能。气态吸放氢研究表明。加入钛粉球磨能有效提高合金的活化性能、储氢容量和吸放氢速率。铸态合金经过6次活化后，在613K时放氢量为4．12％（质量分数，下同）。加Ti球磨改性10h后，随着X增加，合金经过2次～3次循环基本完全活化。吸放氢性能也相应提高。Ti含量在x=0，5，10时合金在613K的放氢量分别为4．69％，4．80％，4．83％：当x=10时合金在373K的吸氢量达到3％以上，在600K经过2min就能达到4．81%（为最大吸氢量的97％）。微结构分析表明。具有表面催化活性的Ti粉与合金基体表面进行复合，并使合金发生部分非晶转变，能有效改善La1.8Ca0.2Mg14Ni3合金的储氢性能。     

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。     

锶、钕对Mg-9Al-1Si-0.3Zn合金微观组织和力学性能的影响

当镁合金中添加含量较高的Si时,会形成大量粗大汉字状的Mg2Si,严重影响合金的力学性能。通过Sr和Nd及其复合添加细化Mg-9Al-1Si-0.3Zn合金中粗大的Mg2Si,研究添加元素对合金微观组织和室温力学性能的影响,分析了Sr和Nd对Mg2Si的细化机制。结果表明,随着Sr的加入,汉字状Mg2Si的形貌得到改善,形成了均匀的多边形块状;当Sr添加到0.16%(质量分数,下同)时,Mg2Si得到了完全的细化。当同时添加Nd和Sr元素时,合金中出现新的以Mg,Al,Nd和Si形成的物相;随着Nd的增加,这种新的物相增多,这种化合物提供了Mg2Si相细化的异质核心。在Sr和Nd的复合作用下,汉字状Mg2Si被细化,合金的力学性能得到改善。     

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）。     

Hydrogen Storage Thermodynamics and Dynamics of Nd–Mg–NiBased Nd Mg_(12~-)Type Alloys Synthesized by Mechanical Milling

Nanocrystalline and amorphous Nd Mg_(12~-)type Nd Mg_(11)Ni+ x wt% Ni(x=100, 200) hydrogen storage alloys were synthesized by mechanical milling. The effects of Ni content and milling time on hydrogen storage thermodynamics and dynamics of the alloys were systematically investigated. The gaseous hydrogen absorption and desorption properties were investigated by Sieverts apparatus and differential scanning calorimeter connected with a H_2 detector. Results show that increasing Ni content significantly improves hydrogen absorption and desorption kinetics of the alloys. Furthermore,varying milling time has an obvious effect on the hydrogen storage properties of the alloys. Hydrogen absorption saturation ratio(R~a_(10); a ratio of the hydrogen absorption capacity in 10 min to the saturated hydrogen absorption capacity) of the alloys obtains the maximum value with varying milling time. Hydrogen desorption ratio(R~d_(20), a ratio of the hydrogen desorption capacity in 20 min to the saturated hydrogen absorption capacity) of the alloys always increases with extending milling time. The improved hydrogen desorption kinetics of the alloys are considered to be ascribed to the decreased hydrogen desorption activation energy caused by increasing Ni content and milling time.     

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。     

Electrochemical hydriding performance of Mg–TM–Mm (TM=transition metals,Mm=mischmetal) alloys for hydrogen storage

Eighteen as-cast binary Mg–Ni, Mg–Mm and ternary Mg–Ni–Mm and Mg–Ni–TM (TM=transition metals (Cu, Zn, Mn and Co); Mm = mischmetal containing Ce, La, Nd and Pr) alloys were hydrided by an electrochemical process to determine the alloys with the most potential for electrochemical hydrogen storage. The alloys were hydrided in a 6 mol/L KOH solution at 80 °C for 480 min and at 100 A/m². To assess the electrochemical hydriding performance of alloys, maximum hydrogen concentrations, hydrogen penetration depths and total mass of absorbed hydrogen in the alloys were measured by glow discharge spectrometry. In addition, the structures and phase compositions of the alloys both before and after hydriding were studied by optical and scanning electron microscopy, energy dispersive spectrometry and X-ray diffraction. It was determined that the highest total amount of hydrogen was absorbed by the Mg–25Ni–12Mm and Mg–26Ni (mass fraction, %) alloys. The maximum hydrogen concentrations in the Mg–25Ni–12Mm and Mg–26Ni alloys were 1.0% and 1.6%, respectively. The main hydriding product was the binary MgH₂ hydride, and the ternary Mg₂NiH₄ hydride was also detected in the Mg–25Ni–12Mm alloy. The electrochemical hydriding parameters achieved are discussed in relation to the structures of alloys, alloying elements and hydriding mechanisms.     

Ni对V55Ti20．5Cr18．1Fe6．4合金吸放氢性能的影响

研究了用Ni元素取代一定量V对V55Ti20．5Cr18．1Fe6．4合金结构与性能的影响。结果表明，随Ni含量的增加，合金有效吸氢量先增大后减小，放氢压力增大，合金吸氢动力学性能也是先有所改善，而后又变差。添加0．1at％Ni有利于改善基体合金V55Ti20．5Cr18．1Fe6．4的吸放氢性能。用Ni元素取代V引起的晶胞体积的变化、放氢平台压力的升高以及杂质相的出现，是影响合金有效吸氢量和吸氢动力学性能的主要因素。     

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