Ti／Mn基Laves相贮氢合金贮氢性能的影响因素

介绍了影响Ti/Mn基Laves相贮氢合金贮氢性能的一些因素,这些因素包括锆部分取代钛,Cr、V、Fe、Cu、Ni、Co、Mo等元素部分取代锰,非化学计量,非金属杂质元素与杂质气体。同时也介绍了热处理、熔炼方式、氟化处理对Ti/Mn基Laves相贮氢合金贮氢性能的影响。     

钇掺杂对Ce0.33Zr0.67O2储氧性能的影响

采用柠檬酸溶胶凝胶法制备了一系列钇掺杂的富锆铈锆复合氧化物Ce0.33YxZr0.67-xO2,并通过XRD,BET,OSC,XPS,in-situ CO-FTIR等测试,系统研究了钇掺杂后铈锆复合氧化物储放氧性能的变化规律及其影响因素。结果表明,钇离子能够进入铈锆晶格形成固溶体,并提高铈锆体系的结构热稳定性。对于新鲜样,钇掺杂可大幅提升Ce0.33Zr0.67O2材料的比表面积,提高单位质量铈锆材料的储氧能力;但老化后,钇掺杂样品的储氧性能随着掺杂量的增加而减小。通过XPS及原位红外吸附性能测试证实,钇在Ce0.33Zr0.67O2材料表面主要取代锆离子,其掺杂会降低样品的表面吸附能力,抑制铈的氧化还原反应,从而导致该体系储氧性能的下降。     

钛对镁基电子电气贮氢材料性能的影响

为了研究钛对Mg_2Ni贮氢材料性能的影响,在Mg_2Ni合金中添加不同含量的合金元素钛,并进行了显微组织、吸放氢性能和循环稳定性的测试与分析。结果表明:钛的添加有利于细化晶粒,提高材料的吸放氢性能和循环稳定性。与不添加钛(Mg_2Ni)相比,添加8.233%钛时(Mg_2NiTi_(0.2))的平均晶粒尺寸减小55.63%、最大吸氢量增大47.37%、充放电循环20次后放电容量衰减率减小48.80%、吸氢饱和时间和放氢平台压力基本不变。Mg_2Ni贮氢材料中钛的含量优选为8.233%。     

宽温型AB5储氢合金结构及其电化学性能研究

用高频感应熔炼法制备了Mm(NiCoAlMn)5储氢合金,采用模拟电池法测试了合金在238～323 K温度范围内的活化、放电容量和高倍率放电性能.结果表明:制备合金为典型AB5型储氢合金,303K温度条件下吸氢量达到1.38％(质量分数),氢化物生成焓为32.36 kJ ·mol-1H2.合金电极的活化性能、放电容量和高倍率性能受温度影响显著.室温预活化可有效改善电极的低温性能,经室温预活化后合金电极在238 K最大放电容量达到336 mAh·g -1,明显高于未经室温预活化的最大放电容量25 mAh·g-1.Mm(NiCoMn)5贮氢合金电极的高倍率性能随着温度的升高先升高后降低,273和303 K温度条件下合金保持高倍率性能良好,3C放电电流密度条件下容量保持率均高于80％;238 K温度条件下合金的大电流放电性能急剧降低,1C放电电流密度条件下容量保持率仅为10％; 273 K下合金电极的综合性能最佳,最大放电容量达到340 mAh·g-1,300 mA·g-1放电电流密度下的高倍率放电比率为86％.循环伏安法测试证实,在238～323 K范围内,电极的氧化峰峰值电流(Ip)与扫描速度的平方根(v1/2)之间均存在良好的线性关系,整个电极反应受氢原子扩散控制;随着温度的降低氢扩散系数急剧下降,从而导致该合金电极的低温高倍率放电性能变差.由Arrhenius公式计算出合金中的氢扩散活化能为10.56 kJ·mol -1.     

Mn含量对La0.65Mg0.35Ni3.1-xMnx(x=0.0～0.4)贮氢合金高温电化学性能的影响

研究了Mn含量对La0.65Mg0.35Ni3.1-xMnx(x=0.0,0.1,0.2,0.3,0.4)贮氢电极合金高温(333K)放电性能的影响.随Mn含量的增加,该系列合金电极在70 mA·g-1放电电流密度下的高温容量保持率从93.9%(x=0.0)增加到119.4%(x=0.4),而且,x＞0.1合金的高温容量保持率几乎相同.333K的电化学P-C-T曲线测试结果表明,Mn对Ni的部分代替明显降低了合金的放氢平台压,x＞0.1合金的吸/放氢平台滞后相对较小,说明x＞0.1合金的高温特性有所改善.腐蚀曲线测量结果表明,由于合金中Mn的存在,合金电极的腐蚀电流Icorr减小,腐蚀电位Ecorr正移,表明合金的耐腐蚀性能增强.     

贮氢合金材料的开发及应用

指出贮氢材料是一类新型高性能材料,介绍了镁系、稀土系、钛系、锆系等贮氢合金的开发状况,综合论述了各种贮氢材料的应用研究的进展情况.     

高容量LaMgNi贮氢合金的制备与性能研究

利用真空熔炼和真空薄带速凝工艺制备了A2B7型Mm1-xMgx(NiCoAl)3.5(Mm:La,Ce,Pr,Nd)贮氢合金并研究了合金组织结构和电化学特性.SEM分析表明,真空速凝薄片合金有较小的晶粒组成,成分均匀.电化学测试表明,该合金活化性能好,最大放电容量达355.4mAh/g,具有良好的充放电循环稳定性和较好的高倍率充放电能力.利用真空薄带速凝工艺,可生产高容量A2B7型贮氢合金,合金的综合性能接近实用化、产业化的要求.     

混合稀土金属—镍中加入锰或铝的伪二元合金贮氢特性

本文报导了在混合稀土金属(Mm)及富镧稀土金属(Ml)为吸氢元素的AB_6型贮氢金属中加入Mn、Al元素部分置Ni,组成MmNi_(5-X)M_X(M:Mn、Al;X:0.25、0.5、0.75、1.0)和MlNi_(3-X)M_X(M:Mn、Al;X:0.25、0.5、0.75、1.0)二类伪二元金属化合物的贮氢特性。绘出了二类合金的一系列等温线和动力学曲线。在所试验的范围内(X≤1),合金仍保持六方晶体结构的单相组织。以Mn或Al部分取代Ni极大地改善了MmNi_5的活化特性,并使平台压丸大幅度降低。又以Mn部分置换Ni时吸氢能力降低很小,是个良好的取代元素。作者认为MmNi_(4.5)Mn_(0.5)和MlNi_(4.75)Al_(0.25)MlNi_(4.5)Mn_(0.5)合金的贮氢性能近于LaNi_5而成本低廉,是种很有实用价值的贮氢材料。     

Cu掺杂对贮氢合金MI(NiCoMnAlCu)5.0电化学性能的影响

采用真空感应熔炼方法,制备了一系列Cu掺杂的MI(NiCoMnAlCu)5.0即AB50型贮氢合金.通过电化学及X射线衍射等手段,系统地研究和分析了Cu掺杂对AB50型贮氢合金的电化学性能(最大放电比容量、高倍率性能和循环稳定性能)及其微结构和动力学特征的影响.     

溶液燃烧-氢还原法制备超细铁粉的水分解反应动力学研究

针对氚化水分解处理需求,采用溶液燃烧-氢还原法制备超细铁粉,采用恒温热重法对不同粒度铁粉及不同比例锆、铑掺杂改性的铁粉进行水分解动力学研究。结果表明:采用溶液燃烧-氢还原法制备的铁粉粒度为纳米级,其水分解反应动力学性能明显优于微米级羰基铁粉和还原铁粉;添加锆元素后铁粉具有明显的抗烧结性能,锆的优化添加量(原子分数,以下同)是10%;10%Zr-Fe粉中添加铑元素后水分解反应速率显著提高,优化添加量是1%。10%Zr-1%Rh共掺杂铁粉具有优良的水分解动力学性能和循环稳定性,这是由于锆以网状ZrO2纳米线的形式包裹铁粉颗粒,阻止其烧结长大;铑分布于颗粒表面,对水分子分解起催化作用。     

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。     

热处理工艺对La0.85Ce0.15(NiMnAl)5.30贮氢合金相结构及电化学性能影响

本文研究了无钴La_0.85Ce_0.15(NiMnAl)_5.30贮氢合金在不同热处理工艺下相结构及电化学性能变化规律。衍射分析表明退火参数优化后的合金仍为CaCu5单相,温度升高后结晶度增加但活化性能变差;PCT测试结果显示920℃退火时吸氢量达到0.8902;温度升高后吸氢量呈现降低趋势,放氢压力也明显增加;经过980℃热处理8h后晶体结构改善明显,其吸放氢前后膨胀体积变化最小,抗粉化能力强。无钴合金熔点降低、温度升高后利于体相中元素扩散;活化性能降低的同时合金最大放电容量也有所降低。980℃制备合金电化学性能最优,同时具备较好的贮氢性能。     

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。     

添加元素对贮氢电极材料 MlNi3.8(CoMn)1.2电化学及高温性能的影响

研究了微量元素Ti,Zr,Al对MlNi3 .8(CoMn) 1.2 合金电化学性能及高温性能的影响。添加少量铝虽然使合金在室温的放电容量和高倍率放电容量降低 ,但可显著提高高温下的容量 ,并有效抑制自放电 ,提高循环稳定性 ;添加少量钛或锆均降低合金的放电容量 ,但可改善高倍率放电性能。锆还可提高合金的循环稳定性 ,延长电极寿命。     

贮氢合金表面处理改善吸放氢性能研究

研究表面改性对La系合金贮氢性能的影响,采用化学镀的方法,对LaNi5和LaNi4.7Al0.3合金进行了镀Pd的表面处理实验.在p-C-T测试系统上研究了镀Pd前后,LaNi5和LaNi4.7Al0.3合金的抗CO毒化性能,进行了动力学性能测试、循环次数测试等.实验结果表明,化学镀Pd后的贮氢合金与未镀Pd的合金相比,吸氢性能得到改善,表现为 平台区域相对变平,吸氢孕育期缩短、循环次数增加,抗CO毒化性能提高.     

不同固-固掺杂工艺对氧化锆弥散强化钼合金性能的影响

以氧化锆作为添加剂,采用粉末冶金法分别在二氧化钼和钼粉中固-固掺杂制备出了氧化锆弥散强化钼合金。分析对比了合金金相组织及微观结构的差异,并测试了不同掺杂工艺制备出的钼锆合金的抗拉强度、硬度以及再结晶温度。试验表明：采用不同的固-固掺杂工艺制备出的钼锆合金在力学性能、加工性能以及再结晶温度方面存在一定差异。在二氧化钼中掺杂氧化锆制备的钼锆合金经过一定程度塑性加工之后硬度、抗拉强度更高,加工硬化现象更明显,加工至?0.68 mm丝材的再结晶温度约为1 400℃,比相同条件下在钼粉中添加氧化锆制备的钼锆合金再结晶温度提高约200℃左右,具备更好的高温力学性能。     

镀镍对低钴贮氢合金电化学性能的影响

研究了化学镀镍对低钴贮氢合金粉末颗粒形态和电化学性能的影响。结果表明,镀镍能明显提高低钴贮氢合金的放电容量及循环稳定性,对活化性能亦有改善。SEM分析表明,化学镀镍过程中伴有吸氢反应。分析了镀镍对低钴贮氢合金电化学性能的影响机理。     

氧化钇掺杂对钼合金高温力学性能的影响

通过固液掺杂法制备了5种不同含量的氧化钇掺杂钼合金粉体,经压结、烧结、轧制后制备成钼合金板材。利用X射线衍射(XRD)分析了钼合金的相组成,用能谱(EDS)表征了钼合金的化学成分,用热-力学物理模拟试验机对钼合金板材在1000～1400℃的高温拉伸性能进行了测试,用维氏显微硬度仪测定了钼合金室温及经高温拉伸后的硬度,用扫描电子显微镜(SEM)观察了钼合金的显微组织和断口形貌。结果表明:钇以氧化钇的形式存在于钼合金中,使其晶粒细化且大小均匀。氧化钇掺杂量对钼合金板材的高温抗拉强度、高温延伸率和高温拉伸后显微硬度有显著的影响。随着氧化钇掺杂量的增多,钼合金的显微硬度逐渐增加。掺杂氧化钇提高了钼合金板材的高温强度、高温延伸率和高温拉伸后的显微硬度,并随着氧化钇掺杂量的增加而增加。当氧化钇的掺杂量为0. 5%(质量分数)时,钼合金板的高温综合性能最好,1000℃时的高温抗拉强度达到428 MPa,延伸率达到12. 7%,拉伸后显微硬度达到HV_(200)252. 8。     

水热水解法制备钇稳定纳米氧化锆工艺研究

以氧氯化锆、氯化钇和氨水为原料,聚乙二醇为分散剂,采用水热水解法制备钇稳定氧化锆(YSZ),系统研究了锆离子浓度、反应温度、钇掺杂量、分散剂添加量以及煅烧温度对氧化锆产品形貌、分散性、粒度和晶型的影响。结果表明：在锆离子浓度0.8 mol/L、反应温度180℃、钇掺杂量3%(摩尔分数)、分散剂添加量2%(质量分数)和煅烧温度1 000℃的条件下,可制得分散性好、粒度分布均匀的类球状钇稳定纳米氧化锆粉末。     

低钴AB5型贮氢合金的制备与研究

用均匀设计试验方法设计系列含Fe低Co AB5型贮氢合金B侧配比, 以放电容量、活化次数、容量保持率及放电平台中值电位为多目标函数, 采用逐步回归分析方法和最小二乘法及黄金分割一维寻优手段进行最优化处理, 确定了最优化的B侧合金元素的摩尔比 Mm0.8La0.2Ni4.0Mn0.5Al0.3Co0.37Fe0.13(AB5.3).新型含Fe低Co MmB5型贮氢合金是单相CaCu5型结构, Co含量为4.97%, 放电容量达307.3 mAh·g-1(极片), 活化次数为两次, 500次循环后容量保持率为78.9%, 高温容量为277.2 mAh·g-1(55 ℃), 低温容量为197.3 mAh·g-1(-30 ℃), 3C放电容量为275.4 mAh·g-1.