Ti0.17Zr0.08V0.34Cu0.01Cr0.1Ni0.3储氢合金结构与电化学性能研究

采用XRD、FESEM-EDS、ICP及EIS等方法对Ti0.17Zr0.08V0.34Cu0.01Cr0.1Ni0.3储氢合金的微观结构及电化学性能进行了研究.XRD分析结果表明Ti0.17Zr0.08V0.34Cu0.01 Cr0.1Ni0.3固溶体储氢合金由BCC结构的V基固溶体主相和少量的C14 Laves相组成.FESEM-EDS测试结果表明V基固溶体主相为树枝晶结构,C14 Laves相呈网格状围绕着树枝晶.电化学测试结果表明,Ti0.17Zr0.08V0.34 Cu0.01 Cr0.1Ni0.3氢化物电极在303～343K较宽的温度区间内具有良好放电容量,在343K时电化学容量高达316.5mAh/g;在303K时循环100周次后,其容量为278.2mAh/g,容量保持率为87.0%,表明氢化物电极具有较好的循环稳定性,但其高倍率放电性能较差.Ti0.17Zr0.08V0.34Cu0.01Cr0.1Ni0.3氢化物电极的电化学阻抗谱表明,电极电化学反应的电荷转移电阻(RT)随温度的增加而显著降低,交换电流密度(I0)随温度的增加显著增加.ICP分析结果表明,V和Zr元素向KOH电解质中溶解严重,这可能是Ti0.17Zr0.08V0.34Cu0.01Cr0.1Ni0.3氢化物电极容量衰减的主要原因.     

Ti-Cr-Mn-M(M=V、Fe、Ni、Cu)合金的储氢性能

为改善Ti(Cr-Mn)2 AB2型合金的储氢性能,采用A侧过化学计量和过渡金属部分替代Mn进行多元合金化,系统研究了Tix(Cr-Mn-M)2(x=1.0,1.1;M=V、Fe、Ni、Cu)合金的储氢性能.研究结果表明,V、Fe、Ni、Cu部分替代Mn进行多元合金化后,合金主相仍保持C14(MgZn2)型Laves相,合金晶胞体积增大.合金化元素部分替代Mn后合金的活化性能得到明显改善,合金吸放氢量增大,吸放氢压力滞后减小.除Fe使合金放氢平台压力有所升高外,其余合金化元素均使合金的吸放氢平衡压力有不同程度的降低,这是由于合金的晶胞体积增大所致.在所形成的合金中,以Ti1.1Cr1.2Mn0.5CuO0.3的综合性能最好,其室温下吸放氢量分别达到1.95%和1.72 9,6(质量分数).采用该合金与自制的轻质高压储氢容器(工作压力为40MPa)复合组成金属氢化物复合式高压储氢器,对其储氢密度的计算结果表明,当储氢合金的填充量(体积分数)达到0.20时,该复合式储氢器总的体积储氢密度将提高57%.     

Ti0.096V0.864Fe0.04合金的储氢性能研究与物相分析

研究了Ti0.096V0.864Fe0.04合金的储氢性能、热力学特性及吸放氢物相变化.研究结果表明,该合金具有较好的吸放氢压力平台特性,合金的20℃最大吸氢量达到3.75%(质量分数),氢化物生成焓变△H°为-26.6kJ·(mol H2)-1,熵变△S°为-102.5J·(K·mol H2)-1.合金颗粒度、吸放氢循环次数对合金的吸氢速度都有较大影响.该合金具有较好的抗粉化能力,经过10次吸放氢循环后合金粉的平均粒径比吸氢前仅减小约1/5.XRD及SEM分析表明,合金未吸氢前是由单一的体心立方(BCC)结构的钒基固溶体相组成;4MPa下吸氢后生成大量面心立方(FCC)结构的Ti0.096V0.864Fe0.04H2.01和少量体心四方(BCT)结构的Ti0.096 V0.864 Fe0.04H0.81两种氢化物相;50℃下对0.001MPa放氢后,合金中除Ti0.096V00864Fe0.04基BCC固溶体相外,还存在Ti0.096V0.864Fe0.04H0.81氢化物相.     

机械合金化(Mg+Mg2 Ni)+TiO2合金的储氢性能

用机械合金化法合成了(Mg Mg2Ni) TiO2储氢合金,借助XRD分析了TiO2的加入对合金的物相结构的影响,SEM考察了合金的形貌.TiO2在合金的吸放氢过程中起到很好的催化作用,降低合金放氢温度并且提高合金储氢量,(Mg Mg2Ni) 10wt%TiO2合金在573K下的储氢量是5.84wt%.     

(Ti-Cr)40V55Zr5储氢合金的热处理改性

研究了(Ti-Cr)10V55Zr5储氢合金在真空热处理(1473 K下保温2 h和6 h)改性前后的相结构及储氢性能.XRD及SEM分析表明,(Ti-Cr)40V55Zr5铸态合金由BCC结构的固溶体主相和ZrCr2基第二相组成;经过热处理后,合金的BCC主相的晶胞体积有所增大,除了BCC主相和ZrCr2基第二相外,还出现微量的富Ti第三相.储氢性能测试表明,热处理后(Ti-Cr)40V55Zr5合金的动力学性能和活化性能均得到改善,室温最大吸氢量略微降低,但P-C-T曲线放氢压力平台倾斜度降低,平台宽度稍有增大,80℃有效放氢量增大.研究表明,在1473 K下经2 h热处理改性的(Ti-Cr)40V55Zr5合金具有较好的综合性能,首次吸氢即可活化,室温吸氢量为401 ml·g-1,80℃有效放氢量达到240 ml·g-1.     

Zr1-xTix(Ni0.6Mn0.3V 0.1Cr0.05)2(x=0～0.5)Laves相储氢合金的电化学性能

本文研究Zr1-xTix(Ni0.6 Mn0.3V0.1Cr0.05)2(x=0,0.1,0.2,0.3,0.4,0.5)系Lav es相储氢电极合金的气态P-C-T性能、晶体结构及电化学性能.XRD分析表明,Ti合金化使 Zr基储氢合金主相从C15相转变为C14相.当x>0.2时,第二相Zr7Ni10相消失, 并出现TiNi相.Ti合金化使Zr基储氢合金中C15相和C14相的晶格常数线性递减.气态P-C-T 测试表明,Ti合金化从x=0增加至x=0.5时合金的吸放氢平台压力升高约10倍,但降低了储氢合金的最大储氢容量.电化学测试表明,Ti合金化有利于改善Zr基储氢合金的活化性能, 这与Ti在KOH溶液中易于溶解有关,但过高的Ti含量降低了合金电极的循环稳定性.Zr1 -xTix(Ni0.6Mn0.3V0.1Cr0.05)2合金的电化学容量和高倍率放电性能均随合金中Ti含量的增加先上升后下降,这与合金的相结构组成有很大关系 .     

Mg_(76-x)V_xTi_(12)Ni_(12)(x=4、8、12、16)合金制备与贮氢性能的研究

采用机械合金化制备了Mg76-xVxTi12Ni12(x=4、8、12、16)合金,通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和压强-成分-温度(PCT)等分析方法对合金粉末进行分析和表征。结果表明,合金相主要由Mg2Ni相和Ti2Ni相组成,Mg76-xVxTi12Ni12(x=4、8、12、16)合金贮氢量(质量分数,下同)分别为3.71%、3.12%、2.85%和2.33%,随着V含量的增加,合金的贮氢量下降,合金氢化物释氢率分别为95.1%、97.1%、84.9%和94.4%,适量的V能提高合金氢化物的释氢率。     

Mg-Ti基bcc结构固溶体的制备与性能研究

采用机械合金化制备Mg70-xTi12+xNi12Mn6(x=8、16、24、32)合金,通过X射线衍射(XRD)、差热分析(DTA)、扫描电子显微镜(SEM)和压强-成分-温度(PCT)分析等方法对合金粉末进行分析和表征。结果表明,随着球磨时间的增加,合金中hcp相所对应的衍射峰减弱,衍射峰宽化,合金中固溶度以及合金化程度提高;当球磨时间为200h时,在合金Mg46Ti36Ni12Mn6和Mg38Ti44Ni12Mn6中出现具有bcc结构的固溶体,Mg70-xTi12+xNi12Mn6(x=8、16、24、32)合金的吸氢量分别为0.83%、0.68%、1.36%和0.41%(质量分数),根据DTA测试结果,Mg70-xTi12+xNi12Mn6(x=8、16、24、32)合金氢化物的第一个吸热峰位置分别为670、688、593和662K。在Mg46Ti36Ni12Mn6合金中添加5%(质量分数)的TiF3和Nb2O5混合球磨后,合金的吸氢量分别增加到了2.33%和2.36%(质量分数),TiF3和Nb2O5能有效地提高Mg-Ti基合金的贮氢性能。     

V系储氢合金及其合金化

概述了V系储氢合金的研究现状,涉及V系储氢合金的氢化物相结构、合金化元素及第二相对合金吸、放氢性能的影响:V系储氢合金随吸氢量的增加,氢化物结构发生bcc→bct→fcc转变,同时其稳定性呈降低趋势;合金元素通过改变V与H的亲和力以及氢化物的稳定性来影响合金的储氢性能;第二相的出现对合金电化学性能、吸放氢动力学有明显的影响作用.在上述分析的基础上,对V系bcc固溶体储氢合金今后的研究进行了展望.     

烧结温度对La0.67Mg0.33Ni3合金气态储放氢性能的影响

采用磁场辅助烧结法(MASS)制备La0.67Mg0.33Ni3合金,研究了烧结温度对合金相结构、微观形貌及吸放氢性能的影响。结果显示,973～1123K温度下烧结的合金主相均是PuNi3型结构的(La、Mg)Ni3。活化及动力学测试表明,1023K烧结的合金经过2个循环就能完全活化并在30s内达到最大容量的90%,最大吸氢量达到1.58%(质量分数);PCT结果显示,该合金滞后系数为0.519,吸氢量为1.525%(质量分数),放氢量为1.474%(质量分数),放氢率为0.967,各项性能均为最优。