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。     

LaNi5合金中的杂质C与H2的反应研究

LaNi₅储氢合金中的杂质C在合金放氢过程中尤其是在高温放氢时会以CH₄的形式释放,从而影响氢气的纯度。氢等离子体电弧熔炼法是去除LaNi₅合金中杂质C的有效方法,其中H在除C过程中起到了至关重要的作用。为了研究C与H₂在氢等离子体电弧熔炼过程中的作用机制,本文利用气相色谱分析仪分别对熔炼前后的炉内气氛进行了分析研究。此外,依据LaNi₅合金与H的相互作用,本文探索了吸氢脱氢过程中,合金中杂质C与H的反应过程,并对合金高温放氢纯度及放氢后合金C含量的变化进行分析。结果表明：在氢等离子体电弧熔炼和吸氢脱氢处理过程中,LaNi₅合金中的C与H反应并以CH₄的形式逸出,从而降低了LaNi₅合金中的C含量。在对LaNi₅合金吸氢脱氢法处理过程中,合金中的原始C含量越高,500℃热解析H₂中的CH₄含量越高,且随着吸放氢循环次数的增加,释放的CH_4...     

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。     

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。     

热处理对Ti-Mn基Laves相贮氢合金性能的影响

研究了热处理欠化学计量Ti-Mn基贮氢合金性能及组织结构的影响。研究表明，热处理提高了合金的贮氢量，拓宽了合金P-C-T曲线平台，但增加了平台斜率。通过扫描电镜能谱分析及X射线衍射分析发现，热处理增大了合金相的晶格常数及单胞体积，同时有效地提高了合金成分的均匀性，减少了C15型Laves相在合金中的含量；而热处理后平台斜率的增大可能与合金的价电子/原子比有关。     

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。     

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。     

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.     

元素掺杂对Mm(NiCoMnZrTiAl)5.15贮氢合金高温性能的影响规律研究

本文采用中频感应真空炉熔炼制备了掺杂锆、钇、钛元素的Mm(NiCoMnZrTiAl)5.15贮氢合金,熔体升温至1773K快淬为片状合金;在氩气气氛中1233K下保温10h,退火处理的贮氢合金粉碎至40μm进行性能测试。本文采用X射线衍射(XRD)、电子探针微区成分分析仪(EPMA)、PCT测试系统、电化学测试等研究方法系统研究了元素掺杂对Mm(NiCoMnZrTiAl)5.15贮氢合金微观结构、高温性能的影响规律。研究结果发现,Mm(NiCoMnZrTiAl)5.15系列贮氢合金均为Ca Cu5相;金属元素钇、锆、钛掺杂后锆元素在金相中有微量偏析;贮氢合金平衡氢压从1.7atm降低至0.45atm时合金高温性能提升,钇元素掺杂的HT-D合金放电容量最高为331mAh/g。HT-E合金钴含量增加后颗粒韧性增强,钇元素的掺杂提升了合金颗粒耐腐蚀性,因而具有最优高温性能。     

快速凝固AB5型贮氢合金显微组织、吸氢及电化学性能

从AB5型快速凝固贮氢合金与其铸态合金在显微组织、吸氢性能、电化学性能等方面进行了对比研究。发现快速凝固合金有细小的1－5μm胞状、等轴状微晶组织、快速凝固合金的P－C－T曲线平台比铸态合金平缓,且压力氏;快速凝固合金容量及活化性能低于铸态合金,但经退火后可以部分改善;快速凝固合金电极循环寿命明显优于铸态合金,主要是因为合 晶粒细小可以抑制合金的微粉化和氧化。     

热处理对快淬贮氢合金组织和电化学性能的影响

通过XRD、SEM分析和电化学实验,研究了热处理对快淬贮氢合金组织和电化学性能的影响。研究表明,400℃热处理对快淬合金晶粒变化不明显,900℃热处理后合金晶粒明显长大,1100℃热处理使合金部分熔化,随后发生了平衡凝固;900℃热处理后,单胞体积和放电容量均达到最大值,但充放电循环稳定性最差,400℃和1100℃热处理后,放电容量稍有降低,但充放电循环稳定性较好。     

镁基储氢合金La0.47-xSm0.53MgxNi3.35Al0.15的制备和退火工艺研究

对易挥发金属Mg进行合金化处理,采用自制的二次加料设备和自动浇铸设备,通过真空感应熔炼法制备了La_0.47-xSm_0.53Mg_xNi_3.35Al_0.15储氢合金,研究了合金组分和退火温度对合金热力学性能和电化学性能的影响。测试结果表明,Mg合金化处理和二次加料方式有利于合金组分的控制;金属Mg含量的增加,有利于合金最大放电容量的提高和合金倍率性能的提高,但降低了合金的循环稳定性;退火温度的提高,有利于合金的循环寿命,但使合金倍率性能下降;采用T+50℃、保温10 h退火制度的合金La_0.32Sm_0.53Mg_0.15Ni_3.35Al_0.15,组分均匀,Ce₂Ni₇相丰度达到91.97%;最大放电容量可达355.3 mA·h/g;容量保持率80%的循环次数大于200周;HRD3500>60%,综合性能较为优越。     

稀土低钴贮氢合金的电化学性能研究

本文讨论了壁厚及退火工艺对薄壁铸造的LPCNi3.55Co0.4Mn0.4Al0.3Cu0.15Fe0.1Si0.1贮氢合金电化学性能的影响。研究发现：1.铸态合金在0.2℃和1℃充入电制度下，放电容量对铸锭厚度不敏感，在本研究范围内，活化性能对冷却速度不敏感，合金活化需2-3次。2.退火后的该合金在0.2℃和1℃充放电制度下放电容量提高，同时放电容量衰减缓慢。     

低放氢压的Ti-Mn基Laves相贮氢合金

研究了Ti/Zr比与Mn/Cr比变化对Ti Mn基Laves相贮氢合金贮氢性能的影响 ,发现随Ti/Zr比降低 ,合金放氢压降低 ,贮氢量略微增加 ,平台坡度变陡 ;随Mn/Cr比降低 ,合金放氢压降低 ,平台区变短 ,但合金的贮氢量变化不大。Ti0 .85Zr0 .15Mn1.6-yCryV0 .32 Fe0 .0 8系列合金当 0 1≤y≤ 0 2时比较适宜作为小型燃料电池的氢源。     

稀土镁镍系合金的循环贮氢性能与粉化特性研究

为了研究稀土镁镍系合金的循环贮氢性能与粉化特性,本文以La0.75Mg0.25Ni3.41Co0.2Al0.03Ti0.06合金为研究对象.压力-组成-温度(PCT)曲线与扫描电镜(SEM)分析结果表明,随循环次数增加,合金电极的吸/放氢量、吸/放氢平台压减小;合金氢化物的放氢效率降低.合金的循环前期容量衰减速率比后期...     

Ti-Mn基高容量固态低压储氢合金研究

为了推动氢储能系统的实用化，需要开展用于规模储氢用途的储氢合金的配方研究。以Ti_0.95Zr_0.05Mn₂合金作为研究对象，开发储氢量高、平台压力合适且容易活化AB₂型储氢合金，系统研究加入V-Fe，调整Mn含量，以及用纯金属V与Fe替代V-Fe等方法对调整储氢合金性能的作用。研究发现加入V-Fe会使得储氢合金晶格参数增大，提高储氢合金的活化性能，但过多V-Fe会大幅度降低合金吸/放氢平台压与储氢量；提高Mn含量会导致吸/放氢平台与上升，储氢量先增后减，在A侧元素稍微过量时(B/A=1.96(摩尔比))有利于获得综合性能较好的合金；用纯金属V与Fe替代V-Fe能进一步提高储氢合金性能，随着Fe/V比例增加，合金储氢量下降，吸/放氢平台压上升，平台斜率下降。最终优化出综合性能良好的Ti_0.95Zr_0.05Mn_1.46 V_0.39Fe_0.13，该合金能在80℃下活化，在20℃吸放氢平台分别为1....     

快速凝固AB_5型贮氢合金显微组织、吸氢及电化学性能

对AB5型快速凝固贮氢合金与其铸态合金在显微组织、吸氢性能、电化学性能等方面进行了对比研究。发现快速凝固合金有细小的 1～ 5 μm胞状、等轴状微晶组织 ;快速凝固合金的P C T曲线平台比铸态合金平缓 ,且压力低 ;快速凝固合金容量及活化性能低于铸态合金 ,但经退火后可以部分改善 ;快速凝固合金电极循环寿命明显优于铸态合金 ,主要是因为合金的晶粒细小可以抑制合金的微粉化和氧化。     

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。     

成型压力对Mg-Ni-La/Ce合金吸放氢动力学的影响

为提高镁基储氢合金的体积储氢密度和增加材料导热性能，需要对合金粉末进行压片处理。制备了不同成型压力下直径为10 mm的片状Mg₈₇Ni₁₀La₃和Mg₈₇Ni₁₀Ce₃合金，研究成型压力对合金体积储氢密度、膨胀特性和吸放氢反应动力学性能的影响。结果表明，在760～1900 MPa下，合金片的表观密度达到粉末的两倍左右；考虑吸放氢循环过程中的体积膨胀，第4次吸氢过程中两种合金的储氢体积密度仍然高于70 g·L^-1,1520 MPa的成型压力下Mg₈₇Ni₁₀Ce₃合金片具有最大体积储氢密度为86.3 g·L^-1。两种合金在4次循环吸放氢后的轴向和径向膨胀为10%左右，体积膨胀约为35%，合金颗粒的粉化是造成膨胀的主要原因。与粉末状材料相比，合金片的首次活化比较困难，吸放氢动力学性能有部分下降；随着吸放氢循环次数的增加，压片成型对合金吸放氢动力学的影响...     

高稳定性低成本Mm0.75Mg0.25Ni3.5Co0.2Al0.3储氢合金制备与电化学性能研究

采用高频感应悬浮炉制备Mm_0.75Mg_0.25Ni_3.5Co_0.2Al_0.3(Mm表示富镧混合稀土)铸态合金并进行不同温度的退火处理。XRD分析表明：合金相主要由LaNi₅和La₂Ni₇相组成,退火处理后的合金相LaNi₅和La₂Ni₇衍射峰加强。当退火温度为800℃时,La₂Ni₇晶胞体积达到最大值0.549 7 nm³,说明合金经该温度退火处理,Co、Al合金元素能更好地溶入主相内。电化学测试分析表明：合金经800℃退火处理,其最大放电容量高达351.5 mA·h/g,通过130个充放电循环后容量保持率仍有82.3%,并具备优异的高倍率放电性能。