稀土基AB5型复合贮氢合金的研究进展

制备复合合金是改善贮氢合金性能的一条有效途径。本文对国内外各种多元以及多相稀土复合贮氢材料的研究现状进行了综合评述，主要涉及了AB5-AB2型复合贮氢合金和镁基-AB5型纳米复合贮氢合金的进展。阐述了各种复合材料的组成，微观结构以及电化学性能等，并展望了今后复合贮氢材料的研究方向为应用基础性的研究，如复合作用机制、对热力学性能的影响等方面的研究。     

Ni/MH电池用AB_5型贮氢合金电极研究进展

综述AB_5型贮氢合金电极的研究现状, 总结了目前改善AB_5型稀土系贮氢合金综合性能的方法.详细介绍了合金成分优化,控制合金组织结构,形成第二相和表面处理等方面的研究进展.通过这些途径,可以对AB_5型贮氢合金进行深入研究,从而进一步提高合金的性能.     

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。     

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.     

复相La-Mg-Ni系贮氢合金制备技术新进展

综述了近年来不同制备技术影响复相La-Mg-Ni系贮氢合金微观结构与电化学性能的研究现状,从合金的微观结构对其电化学参数起着决定性作用这一基点出发,比较了不同制备技术的优缺点,为选择具有优异电极性能贮氢合金的制备技术参数提供思路和依据。     

稀土-镍系贮氢合金研究与开发现状

稀土-镍系贮氢合金是一类重要的贮氢合金。作为贮氢介质具有贮氢量大、价格便宜及抗中毒等优点。本文详细综述了稀土-镍贮氢合金的氢化性能、改性处理及研究现状。     

基于AB_5合金复合贮氢材料的研究进展

制备复合贮氢材料是改善贮氢合金性能,克服单一合金缺点的一条有效途径。基于AB_5贮氢合金的特点,对利用AB_5合金制备复合贮氢材料等方面的研究进行了总结。AB_5贮氢合金一般具有CaCu5晶体结构,具有相对较高的吸氢容量、良好的循环稳定性、低平衡压、吸氢动力学快和良好的抗杂质性等优点,尤其与其他贮氢材料进行复合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。主要涉及了AB_5/AB2,AB_5/Mg(Mg基)、AB_5/V-Ti,AB_5/碳材料等二元复合贮氢材料的研究进展。阐述了各种复合材料的相组成、微观结构、贮氢性能以及作用机制等,并对今后复合贮氢材料的研究方向进行了展望,如利用材料计算方法对复合材料热力学、动力学等方面进行理论计算、新制备工艺开发、AB_5合金与多元体系贮氢材料进行复合。     

贮氢合金进展

对贮氢合金的工作原理及应用,贮氢合金的基本类型及开发历史和发展趋势进行了综合评述。MmNi5系稀土合金和Laves相合金的开发应用已较为成熟,但其贮氢密度不高,高容量型的钒固溶体型合金和镁基合金是贮氢合金发展的新趋势。目前主要通过添加合金元素、开发制备工艺,改进微观相组织结构并兼以适当的表面处理,以提高钒固溶体型合金和镁基合金常温常压下的吸放氢特性及活化性能。     

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。     

替代元素对低钴贮氢合金性能的影响

在AB5型贮氢合金MlNi3.55Co0.75Al0.3Mn0.4钴含量基础上,B侧采用Cu、Fe、Zn、Cr元素替代Co,A侧加入Dy来制备低钴贮氢合金.并对合金的放电容量、循环稳定性以及微观结构进行了研究分析.研究表明,通过调整合金成分可以使贮氢合金具有较好的组织均匀性和综合电化学性能.     

含Fe低CoAB5型贮氢合金的性能与结构

得到综合电性能良好的低CoAB5型贮氢合金成分。本文对所设计的一系列含Fe低CoAB5型贮氢合金MmNi3．55Co0.75-xMn0.4Al0.3Fex（x=0，0.1，0.2，0.3，0.4，0.5）进行了相关性能与结构测试，同时分析了对低CoMmB5合金结构参数与电性能之间的关系进行详细分析与表征。     

Phase Structure and Electrochemical Characteristics of Ml（Ni3.55Co0.75Mn0.40Al0.30）5x （x=0.88, 0.92, 0.96, 1.00） Hydrogen Storage Alloys

The phase structure and electrochemical characteristics of Ml （（Ni3.55Co0.75Mn0.40Al0.30）sx （ x = 0.88, 0.92, 0.96, 1.00） hydrogen storage alloys were studied. The effect of the stoichiometric ratio on the phase structure and electrochemical characteristics was analyzed. The results of XRD reveal that all the alloys consist mainly of LaNi5 phase with the hexagonal CaCu5 structure. But a few of the diffraction peaks of La2Ni7 phase on XRD pattern are observed when x ≤ 0.92, and with decreasing x, the intensity of La2Ni7 diffraction peaks increases and the values of lattice parameters a and cell volume increase, c and c/a of LaNi5 phase decrease gradually. When x≥0.96, La2Ni7 phase disappears and the alloys become single CaCu5-type. The electrochemical tests show that the maximum discharge capacity, high rate dischargeability and low temperature dischargeability are improved to different degrees by adjusting the stoichiometric ratio.     

Evolution of Hydrogen Storage Alloys Prepared by Special Methods

Microstructure characteristics and electrochemical properties of hydrogen storage alloys prepared by gas atomization, melt spinning and strip casting respectively were outlined.The advantages, disadvantages and research development of the above methods for preparing hydrogen storage alloys were explained.The strip casting is a new special means for preparing AB5 rare earth hydrogen storage alloys of high performance and low cost, and the study of the strip casting for preparing hydrogen storage alloys is presented specially.     

快淬纳米晶/非晶Mg2-xLaxNi (x=0～0.6)合金的贮氢动力学

为了改善Mg2Ni型合金气态及电化学贮氢动力学性能,用La部分替代合金中的Mg,用快淬技术制备了Mg2-xLaxNi(x=0,0.2,0.4,0.6)合金,用XRD,SEM,HRTEM分析了铸态及快淬态合金的微观结构;用自动控制的Sieverts设备测试了合金的气态贮氢动力学性能,用程控电池测试仪测试了合金的电化学贮氢动力学.结果发现,快淬无La合金具有典型的纳米晶结构,而快淬含La合金显示了以非晶相为主的结构,表明La替代Mg提高Mg2Ni型合金的非晶形成能力.La替代Mg明显地改变Mg2Ni型合金的相组成.当La替代量x=0.4时,合金的主相改变为(La,Mg) Ni3+ LaMg3.合金的气态及电化学吸放氢动力学对La含量及快淬工艺敏感,La替代使合金的吸氢动力学降低,但适量的La替代可以明显改善合金的放氢动力学及高倍率放电能力.适当的快淬处理可以提高合金的气态及电化学贮氢动力学,但获得最佳贮氢动力学的快淬工艺与合金的成分密切相关.     

Si元素对Ti基储氢合金电化学性能的影响

为了改善Ti基储氢合金的电化学性能，采用Si元素部分替代Mn元素的方法，分析研究了Ti基储氢合金Ti03Zr0．225V0.25Mn0．25-xNi0.5Six的相结构及电化学性能。结果表明，合金均由六方结构的C14型Laves主相和立方结构的TiNi第二相构成；随着Si元素替代量x的增大，合金的活化性能降低，而循环稳定性得到很大程度的改善。     

Structure and electrochemical hydrogen storage characteristics of the as-cast and annealed La0.8-xSmxMg0.2Ni3.15Co0.2Al0.1Si0.05 （x=0-0.4） alloys

In order to ameliorate the electrochemical cycle stability of the RE-Mg-Ni based A2B7-type electrode alloys, the Mg content in the alloy was reduced and La in the alloy was partially substituted by Sm. The La0.8-xSmxMg0.2Ni3.15Co0.2Al0.1Si0.05 (x=0, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4) elec-trode alloys were fabricated by casting and annealing. The microstructures of the as-cast and annealed alloys were characterized by XRD and SEM. The electrochemical hydrogen storage characteristics of the as-cast and annealed alloys were measured. The results revealed that all of the experimental alloys mainly consisted of two phases: (La,Mg)2Ni7 phase with the hexagonal Ce2Ni7-type structure and LaNi5 phase with the hexagonal CaCu5-type structure. As Sm content grew from 0 to 0.4, the discharge capacity and the high rate discharge ability (HRD) first in-creased and then decreased for the as-cast and annealed alloys, whereas the capacity retaining rate (S100) after 100 cycles increased continuously.     

钒基固溶体贮氢合金研究现状

贮氢合金是MH/Ni电池技术的核心,为了满足镍氢电池作为动力电池的要求,开发低成本、高功率、高稳定性的贮氢合金,近年来人们在进一步提高其电化学性能方面做了大量工作。钒基固溶体贮氢合金是近年来开发的一种新型高性能贮氢材料。介绍了氢钒反应特点和钒基固溶体合金的制备方法,对无电化学活性的基质合金,用元素取代、合成复合合金和多相合金等多种方法,得到一些性能较好的负极材料。并对钒基固溶体贮氢合金的研究及开发现状进行了综述,指出了固溶体合金的研究方向。     

Composition optimization and electrochemical characteristics of Co-free Fe-containing AB5-type hydrogen storage alloys through uniform design

In order to reduce the cost of AB5-type hydrogen storage alloys, effects of substitution of Ce for La (A side) and Fe, Mn, Al for Ni (B side) on structural and electrochemical properties of (LaCe)1(NiFeMnAl)5 alloys were studied systematically. To make component uniform and operation easy, uniform design (UD) method was introduced into the study of composition optimization of Co-free Fe-containing AB5-type alloys for the first time. X-ray diffraction (XRD) results showed that the designed alloys were of single CaCu5-type structure phase. The replacement of Fe had a severe effect on electrochemical capacity, and the substitution of Fe and Al had a synergetic action among the unit cell volume, cycling stability and high rate discharge property. Interestingly, it was found that the hydrogen storage alloys with exces-sively high plateau pressure showed a tilted line in Nyquist plot instead of the semicircle, and the current decayed rapidly to near zero at the beginning of the step in constant potential step (CPS), indicating that electrochemical impedance spectra (EIS) and CPS cannot accurately measure the electrochemical kinetics process of the hydrogen storage alloys with excessively high plateau pressure.     

贮氢合金常见表面处理技术的研究和进展

根据国内外有关贮氢合金表面性质的研究,综述了几种常见贮氢合金表面处理技术的研究现状和进展,以及对ＭＨ电极的电化学容量、电催化性能、循环稳定性、快速充放电能力和自放电性能等的影响,提出了今后的发展方向。