La0.7-xPrxZr0.1Mg0.2Ni2.75Co0.45Fe0.1Al0.2 (x=0.00,0.05,0.10, 0.15,0.20)合金储氢及电化学性能研究

在Ar气保护下,采用高频感应悬浮炉制备La0.7-xPrxZr0.1Mg0.2Ni2.75Co0.45Fe0.1Al0.2(x=0.00,0.05,0.10,0.15,0.20)合金,研究Pr替代La对合金电极电化学性能的影响。结果显示,所有合金主要由LaNi5和La2Ni7相组成,以Pr替代La后,LaNi5相和La2Ni7合金相的晶胞收缩,导致氢原子在合金电极体内扩散受限,合金电极的动力学性能下降。但由于Pr的抗腐蚀作用,合金电极循环稳定性增加,经过200次充放电循环后容量保持率分别从66.2%(x=0.00)逐渐增加到69.5%(x=0.05)、73.2%(x=0.10)、74.0%(x=0.15)和75.1%(x=0.20)。     

La_(1-x)Mg_xNi_(2.5)Co_(0.5)(x=0～0.4)储氢合金的制备及电化学氢化性能

本文以感应熔炼法制备的La_(1-x)Mg_xNi_(2.5)Co_(0.5)(x=0~0.4)储氢合金作为研究对象,探究了熔炼过程中合金成分的损耗情况。通过对合金质量损耗的填补,并结合AES-ICP等测试手段,比较精确地制备出了目标合金。根据合金充放电前后的X射线衍射(XRD)测试结果,发现合金的氢化物随着Mg含量的增高而逐渐由非晶态转化成晶态,晶态氢化物由合金的α相转化成氢化物的β相。合金氢化物的晶胞参数a和c均显著增大,晶胞体积也有较大膨胀,但增大幅度却随着Mg含量的增加而逐渐减小。在0.1MPa干燥Ar保护条件下,填补0.9%的La和10.0%的Mg所制备的La_(0.7)Mg_(0.3)Ni_(2.5)Co_(0.5)合金不仅具有良好的电化学氢化性能和较大的放电容量,而且能够有效抑制合金的氢致非晶化。     

La0.67Mg0.33Ni3.0-xAlx(x=0～0.3)贮氢合金的相结构及电化学性能的研究

研究了Al元素对合金La0．67Mg0．33Ni3．0中Ni的替代对舍金的微观组织结构及电化学性能的影响。X射线衍射(XRD)分析结果表明La0．67Mg0．33Ni3．0合金由PuNi3型(La，Mg)Ni3相和Ce2Ni2型(La，Mg)2Ni7相组成，Al元素加入后，开始出现CaCu5型LaNi5相，随着Al含量的增加，LaNi5相逐渐增多，当x=0．3时，LaNi5相成为合金的主相，合金La0．67Mg0．33Ni3．0中Al的X荧光元素面分布图像表明了Al元素主要进入LaNi5相中，说明Al是一种LaNi5相形成元素；电化学测试表明，随着Al含量的增加，合金的最大放电容量依次下降，4种合金的最大放电量分别为392、324、267和252mAh／g，活化次数变化不大(2～3次即可活化)，循环稳定性先增加后下降。     

La1.5Mg0.5Ni7-xCux(x=0.1～1.2)贮氢合金电化学性能的研究

研究了Ce2Ni7型贮氢合金La1.5Mg0.5Ni7-xCux（x=0.1-1.2）的组织结构和电化学性能。当X=0．1—0．6时Cu元素部分替代Ni后可形成La2Ni7型相，x≥0．9时，合金中则有少量的未知相析出。合金MH电极电化学研究表明，随Cu元素量的增加，合金电极的最大放电容量从380mAh／g（x=0．1）下降至340mAh／g（x=1．2）；当x=0．3～0．9时合金电极的循环寿命较x=0．1时有一定的改善，合金电极交换电流密度（I0）和极限电流密度（I1）均以x=0．6为转折点先减小后增大。电极反应的动力学性能依Cu0．1〉Cu0．3〉Cu1．2〉Cu0．9〉Cu0．6的次序递减。     

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 .     

Mg95Ni5-30wt%La0.7Mg0.3Ni2.8Co0.5复合物的吸放氢性能研究

先采用氢化燃烧合成法制备Mg95Ni5,然后将氢化燃烧合成产物与30%(质量分数)La0.7Mg0.3Ni2.8Co0.5合金进行机械球磨复合,球磨时间分别为5、10、15和20h;将Mg95Ni5的氢化燃烧合成产物直接球磨10h用于对比研究.采用X射线衍射仪、扫描电镜、能谱仪及气体反应控制器研究了材料的相组成、微观形貌、颗粒化学成分以及吸放氢性能.研究表明,球磨10h的Mg95Ni5/La0.7Mg0.3Ni2.8Co0.5复合物具有最佳的吸放氢性能,在373K,50s内基本达到饱和吸氢量3.78%(质量分数);在523K,1800s内放氢量为3.83%(质量分数);其起始放氢温度为425K,与Mg95Ni5相比降低了35K,吸放氢性能的改善与复合物的组织结构密切相关.此外,La0.7Mg0.36Ni2.8Co0.5的加入改善了复合物的放氢动力学性能.     

La1.5Mg0.5Ni7-xCox(x=0～1.8)贮氢合金结构和电化学性能研究

La1.5Mg0.5Ni7-xCox(x=0～1.8)贮氢合金电极由高频感应熔炼加热处理制备得到.合金结构分析表明,合金主相为Ce2Ni7型结构,Mg原子分布在Ce2Ni7型单胞结构的Laves相单元中,而Co原子则分布在CaCu5单元中.随着合金中Co含量的增多,点阵参数和单胞体积呈增大趋势,氢化物变的更加稳定.合金的吸放氢平台在298K条件下介于1.01×103～1.01×104Pa之间,吸放氢滞后效应较小.合金电极的电化学分析表明合金具有390mAh/g以上的放电容量和良好的活化特性,Co元素不利于合金电极循环稳定性的改善,氢在合金中的扩散是电极反应的控制步骤.La1.5Mg0.5Ni7.0合金电极表现出较好的综合电化学性能.     

A2B7型La0.3Y0.7Ni3.4–xMnxAl0.1储氢合金微观结构和电化学性能研究

采用真空电弧熔炼和均匀化退火制备La0.3Y0.7Ni3.4-xMnxAl0.1(x=0~0.5)储氢合金,采用不同方法系统研究了Mn元素对合金微观结构、储氢和电化学性能的影响规律和作用。结果表明,退火合金微观组织与Mn含量关系密切,提高Mn含量有利于合金组织形成Ce2Ni7型相,当x≥0.3时,合金形成Ce2Ni7型结构单相组织。随Mn含量增加, Ce2Ni7型主相晶胞参数a、c及晶胞体积V均依次增大,导致合金吸氢平台压从0.079 MPa降至0.017 MPa,储氢量达到1.268wt%~1.367wt%。添加Mn元素能显著改善合金的电化学性能,x=0.1的合金电极的放电容量最高(390.4 mAh·g^-1);x=0.15和0.5的合金电极的容量保持率S100分别为86.1%和88.5%,具有较好的循环稳定性。上述合金电极的高倍率放电性能HRD900为71.53%~87.73%。分析结果表明,合金电极反应动力学过程由电极/溶液界面的电子转移与体相中的氢原子扩散共同控制。     

铸态La0.75Mg0.25Ni3.3Co0.2Six(x=0～0.2)电极合金的电化学与动力学性能

为了提高La-Mg-Ni系A2B7型贮氢合金的电化学循环稳定性,添加少量的Si,用铸造工艺制备了La0.75 Mg0.25 Ni3.3 Co0.2 Six(x＝0、0.05、0.1、0.15、0.2)贮氮合金,分析并测试了其微观结构和电化学性能,以及高倍率放电能力,交流阻杭等动力学性能.结果表明,合金具有多相结构,主相...     

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.     

低Co贮氢合金ReNi3.5Co0.3Mn0.3Al0.4Fe0.5-xSnx(x=0～0.4)的相结构和电化学性能

对比研究了铸态和退火态ReNi3.5Co0．3Mn0．3Al0．4Fe0.5—xSnx(x＝0—0．4)贮氢合金的相结构和电化学性能。XRD分析表明，铸态和退火态的无Sn合金均为单相CaCu5型结构；而在含Sn合金中，除CaCu5型结构的主相之外，还存在有LaNiSn第二相，且第二相的含量随合金Sn含量(x)的增加而增多；退火处理可以减少含Sn合金中第二相的含量。电化学测试表明，Sn含量对铸态合金的活化性能没有影响，但Sn含量的增加会导致合金的放电容量降低；退火处理可使Sn含量x≤0．2的合金的活化次数及放电容量略有增加，但使Sn含量更高(x＞0．2)的合金的活化性能及放电容量明显降低。随Sn含量x的增加，铸态合金的放电电位平台、高倍率放电性能及循环稳定性均有所降低；退火处理能显著改善含Sn合金的放电电位平台和循环稳定性，但使合金的高倍率放电性能进一步降低。     

La0.7Mg0.3Ni2.65Co0.75-xMn0.1Six储氢电极合金的结构和电化学性能

系统研究了Si部分替代Co对La0.7Mg0.3Ni2.65Co0.75Mn0.1储氢电极合金结构和电化学性能的影响。XRD结果显示,随着Si替代量的增加,合金中(La,Mg)Ni3相的丰度逐渐降低,而LaNi5相的丰度逐渐增加,且含Si合金中出现了La2Ni7相。电化学测试表明,Si部分替代Co降低了合金的放电容量,但显著提高了其循环稳定性,改善了其高倍率放电性能。其中Si替代量x=0.15时合金的综合性能较好,合金最大放电容量323mAh/g,75次循环后的容量保持率约为71.9%,1250mA/g电流放电时的HRD可达55%。     

机械合金化制备Mg76-xTi12Ni12Mnx（x=2,4,6,8）合金及其贮氢性能研究

利用机械合金化法制备了Mg76-xTi12Ni12Mnx(x=2,4,6,8)合金,并研究了Mn添加量对合金贮氢性能的影响。结果表明,在Mg76-xTi12Ni12Mnx(x=2,4,6,8)合金中合金相主要由Mg2Ni和Ti2Ni相组成,合金最大贮氢量分别为3.47%、3.32%、3.60%和3.11%(质量分数,下同),合金氢化物的分解热依次为-79.2kJ/mol、-78.0kJ/mol、-73.7kJ/mol和-73.6kJ/mol,添加Mn可降低合金氢化物的稳定性,改善其热力学性能,非晶化不利于提高合金的贮氢性能。     

Mg76-xVxTi12Ni12(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.     

化学镀铜对贮氢合金La0.75Mg0.25Ni3.2Co0.2Al0.1电极性能的影响

采用化学镀铜的方法,对A2B7型贮氢合金La0.75Mg0.25Ni3.2Co0.2Al0.1进行表面包覆处理,系统研究了不同温度下表面包覆铜对La0.75Mg0.25Ni3.2Co0.2Al0.1合金电极电化学性能的影响。结果表明:与未包覆相比,包覆后合金电极的高倍率放电性能、交换电流密度、氢的扩散速率和循环寿命均得到明显的提高,并且随着镀铜反应温度的升高而增大,但合金电极的最大放电容量有所降低。     

MgNi-TiNi0.56M0.44（M=Al、Fe）贮氢合金的制备和电化学性能研究

用机械合金化法制备出MgNi及MgNi-TiNi_0.56M_0.44（M=Al、Fe）复合合金,并研究该系列合金的相结构和电化学性能. XRD结果表明所合成的几种合金均为非晶态;充放电结果表明：MgNi-TiNi_0.56M_0.44（M=Al、Fe）复合合金的初始容量比纯MgNi合金低,但循环寿命有较大的改善,其中MgNi-TiNi_0.56Al_0.44合金放电容量最大,达380.64mAh/g,经50次循环后容量保持率是48.97％;动电位扫描结果表明复合后合金电极的抗腐蚀能力增强;循环伏安法和电化学阻抗谱法研究结果表明：复合后降低了电极表面的电子转移电阻和H原子的扩散阻抗,增强了电极表面的电化学催化性能.