合金化对Mg-Ni系合金储氢性能的影响:综述

Mg基合金具有储氢量大、质量轻、资源丰富、价格低廉等特点,但其较高的放氢温度和较慢的吸放氢速率是限制其应用的关键问题.合金化是改善Mg基储氢合金吸放氢热力学和动力学的有效方法,在纯Mg中添加Ni会形成Mg2 Ni,其吸放氢热力学与动力学均会得到明显改善,但仍不够理想,有待进一步提高.本文就合金化对Mg-Ni系合金储氢性能的影响进行了综述,整理了各合金元素的添加对Mg-Ni系合金吸放氢热力学与动力学的影响,最后对Mg-Ni系合金的发展进行了展望.     

La-Mg-Ni系储氢合金的电化学性能研究进展

综合分析了La-Mg-Ni系储氢合金中La-Mg-Ni合金、La-Mg-Ni-Co合金、不含Co的多元La-Mg-Ni系合金和含Co的多元La-Mg-Ni系合金的的电化学性能,特别是最大放电容量、循环充放电性能和高倍放电性能。发现La-Mg-Ni-Co合金中的La0.67Mg0.33Ni2.5Co0.5的综合电化学性能最好,最大放电容量达到420.5mAh/g,循环放电性能S70为92.9%和高倍放电性能HRD900达到87.7%。Co元素的添加可以有效提高合金的最大放电容量和循环放电性能,其高倍放电性能相比多元La-Mg-Ni系合金有所增加,但是对于La-Mg-Ni合金反而降低。可见,元素的增加和复杂化对多元La-Mg-Ni系合金的综合电化学性能帮助不大。     

La-Mg-Ni-Co系新型稀土储氢合金研究进展

简要地总结了储氢合金的研发、应用现状以及未来的发展方向。结合作者在本领域的研究,重点介绍了La—Mg—Ni-Co系AB3型和A2B7型储氢合金。La-Mg—Ni-Co型储氢合金具有电化学容量高、易活化、动力学性能优异等特点,极有可能替代目前广泛使用AB5型稀土储氢合金。扼要地综述了AB3型和A287型储氢合金在元素替代、制备工艺、合金结构调控和性能改进等方面的研究进展,分析和指出了La-Mg—Ni—Co系储氢合金研究和应用需要解决的主要问题和可能的途径。     

Mg-Ni储氢合金箔的制备及储氢性能研究

根据机械合金化和界面固相扩散反应的基本原理,开创性地提出了机械碾压法加化学镀配料加氢化燃烧合成的三步合成工艺,制备出高容量的Mg-Ni储氢合金.研究表明,气相燃烧过程中的温度、压力及保温时间对燃烧产物的组成有较大的影响,通过对反应过程的分析得出了合成Mg-Ni合金箔的反应机理.热分析测试表明所得Mg-Ni合金箔在220℃放氢,放氢量为2.6wt%.     

非晶化程度对不同成分Mg-Ni非晶合金电极充放电容量的影响

研究了球磨过程中的非晶化程度对不同成分Mg-Ni非晶合金电化学吸放氢性能的影响。研究结果表明,随着合金成分的不同,非晶化程度的影响不同。当Ni含量低于50％(原子分数)时,合金粉末中的非晶相所占比例越高,即非晶化程度越高时,合金电极的放电容量越大;而当Ni含量高于50％(原子分数)时,非晶合金中存在少量游离态的Ni相,可提高电极的放电量。分析认为这与Ni相的存在改善了合金的吸放氢动力学性能有关。     

Mg-Ni基贮氢合金的研究进展

Mg-Ni基贮氢合金以其比容量高、成本低而倍受关注。就近年来有关Mg-Ni基贮氢合金在多元合金化、表面处理、热处理、活化处理上的研究现状作一简要概述。     

以Si部分取代MlNi5系储氢合金中Co的电化学性能研究

本文对MlNi3.5Co0.75-xSixAl0.2Mn0.55的显微组织结构及电化学性能进行了系统的研究,以部分的Si代替了Co含量,以求进一步降低电极材料的价格、提高性能价格比.研究结果表明,当x=0.1、0.2时,合金的放电容量较大、活化速度快、大电流放电容量较高、放电电压稳定.X-ray衍射图样和扫描电镜观察表明:该系合金由两相LaNi5与La2Ni7相组成,且随Si含量的提高,非储氢相La2Ni7相增加.     

粘结剂对储氢合金电极电化学容量的影响

采用夹片式电极测试系统,研究了铜粉,镍粉及聚乙烯醇等粘结剂对ＡＢ５型储氢合金电极电化学容量的影响。结果表明,用镍粉做粘结剂的电极活化容易,容量高。随着镍粉比例的增加,电极容量增大。镍粉的电催化作用强,镍粉比例的增加抑制了电极在充放电过程中的疏松,改善了电极的导电性。     

Mg基非晶态储氢合金的研究进展

非晶态合金是一类非平衡态材料,具有丰富的能量状态,并表现出多种亚稳特征,在很多方面展示出与晶态合金相比全新的性能。近年来,研究人员报道了一系列的新型Mg基非晶态储氢合金,与传统晶态Mg基储氢合金相比,非晶Mg基合金的原子结构均匀且化学成分范围广,因此具有更大的储氢性能调控空间。由于其长程无序的原子结构,部分Mg基非晶态合金还展示了更高的储氢量、更快的储氢动力学。对Mg基非晶态储氢合金的研究进展进行评述,首先讨论了非晶态合金在储氢方面的优势和不足,进而概括了Mg基非晶态储氢合金的常用制备方法,对其研究和应用进行评述,并介绍调控其储氢性能的新策略,最后总结并展望有关Mg基非晶态储氢合金的研究、应用和挑战。     

金属基储氢合金的研究进展

介绍了金属基合金储氢的基本原理及反应机理,对其发展现状进行了较全面的总结.包括稀土系、锆系、钛系、镁系金属以及一些新型的储氢材料,标志着研究的最新动向.简单介绍了对材料性能的改进,提出了进一步研究储氢合金的方向.     

Mg-Ni基储氢合金的研究进展与发展趋势

系统阐述了近年来Mg-Ni基储氢合金的研究开发概况,指出Mg-Ni基储氢合金具有放电容量高、资源丰富、价格低廉等突出优点,分析了影响Mg-Ni基储氢合金储氢性能的主要因素,总结了近年来采用的行之有效的改进方法,主要有制备非晶/纳米晶、元素替代、添加催化剂等,并对Mg-Ni基储氢合金今后的发展方向进行了探讨与展望,指出Mg-Ni基储氢合金虽然前景可观,但是要实现实际应用仍然存在一些问题需要解决。     

Mn替代Ni对(La0.8Nd0.2)2Mg(Ni0.9-xCo0.1Mnx)9合金储氢及电化学性能的影响

在Ar保护下采用磁悬浮感应熔炼制备(La0.8Nd0.22)Mg(Ni0.9-xCo0.1Mnx)9(x=0,0.05,0.1,0.15)合金,系统研究了元素替代及退火处理对合金相结构、吸放氢性能及电化学性能的影响。结果表明,合金相主要由(La,Nd)Ni5相、LaMg2Ni9相和(La,Nd2)Ni7相组成,当x=0.15时,(La,Nd)2Ni7相消失。随着Mn取代量的增加,合金的储氢量、放电容量先增加后减小,Mn的添加提高了合金的充放电循环稳定性。经1073K退火处理后合金的放电容量得到提高,循环稳定性能得到明显改善。     

镁基储氢合金制备方法的研究进展

报道了镁基储氢合金制备方法的研究进展。对熔炼法、粉末烧结法、扩散法、机械合金化法和氢化燃烧合成法等几种主要方法制备镁基储氢合金的基本原理和方法进行了综述。总结了这些合金制备技术制取的合金的充放氢性能和电化学性能，并讨论了不同制备方法对合金性能的影响。指出了今后镁基储氢合金制备方法的研究重点。     

非化学计量比贮氢合金及其电极特性

对贮氢合金M1Ni3.55 xCo0.75Al0.3Mn0.4(0≤x≤0.6)的结构、组织、电化学性能和P－C－T特性进行了研究。结果表明,除了x=0.6的合金外,随着x的增大合金的点阵常数a值减小、c值增大,c/a值和单胞体积也随之增大,而x=0.6时合金体积反而减小。同时随着x的增大,合金中Ni并没有出现明显偏析,而是促进了B侧其它合金元素尤其是Mn和Al的偏析。x的增大,放电容量降低,充放电循环稳定性只略有下降,但活化性能却明显改善,P－C－T曲线平台压升高。     

机械合金化法制备镁基储氢合金的研究进展

机械合金化法是制备镁基储氢合金的较佳工艺。对近年来机械合金化法制备镁基储氢合金的研究开发,特别是在多元合金化、复合储氢合金等方面的发展进行了系统阐述。总结认为,机械合金化法可以显著改善镁基储氢合金的动力学性能和电化学性能,提高储氢量。未来镁基储氢合金应向复合材料、新方法与机械合金化法相结合、材料的计算机设计等方面发展。     

贮氢材料的研究和发展

本文论述了贮氢材料工作原理,氢化物形成热力学和动力学问题,总结了目前三大系列,15种适用的贮氢合金的成分,性能和 P-T-C 曲线。文章介绍了贮氢材料在贮氢、输送氢,氢气纯化,热泵,空调,氢压缩机,燃氢汽车等方面的多种用途。本文不仅概括了许多最新资料,而且总结了作者多年来从事贮氢材料研究的经验和体会。     

电镀镍-钴合金对La-Mg-Ni基贮氢合金电化学性能的影响

为了改善La-Mg-Ni基贮氢合金的循环稳定性和综合电化学性能,研究了电镀镍-钴合金对La0.88Mg0.12Ni2.95Mn0.10Co0.55Al0.10贮氢合金粉末表面形貌和电极电化学性能的影响.FESEM表明,电镀处理后合金粉末表面沉积了球状的镍-钴合金颗粒.电化学性能测试表明,贮氢合金电极的放电容量、高倍率放电性能和循环稳定性均得到了显著改善.200周循环时合金电极的容量保持率从未处理合金电极的60%提高到镀覆镍-钴合金的80%,在放电电流密度1080mA/g下的高倍率放电性能提高了23%.线性极化曲线和电化学阻抗分析结果显示,包覆镍-钴合金后贮氢合金电极表面的电荷转移速率加快,电催化活性提高.     

纳米储氢合金制备方法的研究进展

纳米储氢合金的热力学与动力学性能明显超过了相应的微米级合金 ,引起了储氢合金研究者的关注 ,而目前纳米储氢合金的制备方法仅集中于球磨法。本文总结了纳米储氢合金颗粒与复合材料的制备方法 ;并从纳米材料制备技术的角度 ,对潜在的纳米储氢合金的制备方法进行了评述     

V基贮氢合金的研究进展

介绍了近几年V基贮氢合金的研究进展，总结出V基合金具有如下特点：室温有效吸氢量可达2.4wt％以上，吸放氢循环性能优良，室温平台压力可达几个大气压，放氢效率不高，成本较高，但有可能通过利用廉价钒铁原料制备合金的方式降低成本。同时，提出了后续研发重点。