钐对无钴AB5型稀土贮氢合金微观结构和电化学性能的影响

用真空感应熔炼铸锭以及快淬工艺制备过化学计量比无钴AB5型稀土贮氢合金La0.85-xCe0.15 SmxNi4.55 Mn0.40Al0.30和La0.69Ce0.31-xSmxNi4.55Mn0.40Al0.30(x=0,0.08,0.16).研究了钐含量及快淬对无钴AB5型稀土贮氢合金的微观结构、吸放氢性能、电化...     

Al对无钴AB5型贮氢合金微观结构和电化学性能的影响

采用单辊快凝方法制备了过化学计量比稀土贮氢合金La(NiMn)α-xAlx(5<α<6,x为0~0.5),研究了Al含量及淬速对合金电极性能及微观结构的影响。结果表明:快淬过化学计量比合金相结构均为过饱和CaCu5型单相,且随Al含量的增加,合金晶胞体积呈线性增大;不同淬速条件下合金凝固组织的形貌和晶态存在明显差别。随Al含量的增加,合金电极的放电容量有所降低,但电极循环寿命得到极大改善。当x=0.3和淬速为10~15 m/s时,合金电极的最大放电容量为322和309 mA.h/g,经150次循环后,电极容量保持率分别为93.5%和95.5%。低温(400℃)退火对合金电极活化性能有所改善,但并未影响合金的循环寿命。     

快淬工艺对La-Mg-Ni系贮氢合金微观结构及电化学性能的影响

用铸造及快淬工艺制备了La-Mg-Ni系（PuNi3型）贮氢合金La2Mg（Ni0．85Co0.15）9Bx（x=0，0．1，0．2），分析测试了铸态及快淬态合金的微观结构与电化学性能，研究了硼及快淬工艺对合金微观结构及电化学性能的影响。结果表明，铸态合金具有多相结构，主相包括（La，Mg）Ni3相（PuNi3型）和LaNi5相，残余相为一定量的LaNi2相和微量的Ni2B相，经快淬处理后Ni2B相消失，并且其它相的相对量随淬速的变化而变化。不含硼合金的容量随淬速的增加而单调减小，含硼合金的容量随淬速变化有一个极大值。合金的循环寿命随淬速的增加而增加，铸态及快淬态合金均有优良的活化性能。     

Li掺杂对AB5型稀土贮氢合金相结构和电化学性能的影响

采用粉末烧结法,制备了一系列掺杂Li的AB5型稀土贮氢合金,并研究了Li掺杂量对贮氢合金MlNi3.55Mn0.40Al0.30Co0.70Lix相结构和电化学性能影响.结果表明:随Li掺杂量的增加,合金的晶胞参数c、c/a和晶胞体积V也随之增大;适量Li(x≤0.20)掺杂对合金的电化学容量有所提高,MlNi3.55 Mn0.40 Al0.30 Co0.70 Li0.20合金的0.2C放电容量达到273.53 mA·h/g;掺杂Li能改善合金的高倍率放电性能,当Li的含量为0.20～0.30时,合金的高倍率放电性能最好;掺杂Li能不同程度地提高贮氢合金的充放电循环稳定性,当x=0.20时,其循环性能最好,MlNi3.55Mn0.40Al0.30Co0.70Li0.20合金200次循环的电容与最大电容的比率(S200)达86.2%,但当Li掺杂量大于0.50时,合金的循环性能反而下降.     

Fe替代Co对AB5型贮氢合金电化学性能和相结构的影响

研究了Fe替代C0对Mm（NiMnSiAl）4.3Co0.6-xFex（x=0，0．2，0．4，0．6）贮氢合金电化学性能和相结构的影响。研究结果表明：Fe替代Co使合金的放电容量降低，但使合金的循环稳定性得到改善；合金具有双相结构，主相为CaCu5型相，还有少量的第二相Ce2Ni7相，随着Fc替代量的增加，第二相没有明显变化，但合金的点阵常数和晶胞体积略有增加，这是Fe替代Co使合金循环稳定性得以改善的一个主要原因。     

V对贮氢合金微观结构和电化学性能的影响

为了开发AB5型稀土系低Co贮氢合金，研究了加V低Co贮氢合金M／Ni3．55Co0.3Mn0.4Al0．25Cu0．15Fe0.1Cr0.1Zn0.13Vx（x=0．02，0．05，0．08）V含量变化对放电容量、循环稳定性的影响机理。结果表明，加V低钴贮氢合金可以获得良好的综合电化学性能，但V的加入应严格控制。在本研究范围内，x=0．02的加V低钴贮氢合金具有最佳的综合电化学性能。     

制备工艺对AB5型高容量贮氢合金电化学性能的影响

研究了快淬、热处理、快淬+热处理制备工艺对铸态(LaCe)1.0(NiCoMnAl)5.0高容量贮氢合金电化学性能的影响。XRD分析表明所有合金均为单相CaCu5型结构,快淬+热处理合金相的成分和结构的均匀性最好。电化学测试结果表明,与铸态合金相比,热处理合金的放电容量和循环性能有所提高,但其倍率性能明显降低;快淬合金的活化性能、放电容量、倍率性能以及循环性能均降低;快淬+热处理合金综合电化学性能最好,具有较好的活化性能、最大的放电容量(344.7mA/g)、最大容量保持率(S100,85.67%)以及较好的倍率性能。     

快淬La—Mg—Ni系贮氢合金的电化学性能及微观结构

采用铸造及快淬工艺制备了La—Mg-Ni系（PuNi3型）贮氢合金La0.7Mg0.3Ni2.55-Co0.45Cux（x=0～0．4），分析测试了铸态及快淬态合金的电化学性能与微观结构，研究了Cu替代Ni及快淬工艺对合金微观结构及电化学性能的影响。结果表明：铸态及快淬态合金具有多相结构，包括（La，Mg）Ni3相和LaNi5相和一定量的LaNi2相。快淬处理对合金的相组成没有影响，但使合会的衍射峰趋于均匀一致。Cu替代Ni使合金的电化学容量下降，但使合金的循环稳定性及放电电压特性得到改善。快淬可提高合金的循环稳定性，但使合金的容量下降。     

薄壁铸造铸态贮氢合金的电化学性能及微观分析

讨论了壁厚(1～10mm)对无钕低铈低钴LPC(NiCoMnAlCuFeSi)5和商用成分Mm(NiCoMnAl)5铸态贮氢合金电化学性能的影响。研究发现：10mm厚的两种合金活化性能均优于1～6mm厚度合金；在0.2C充放电制度下，两种合金的放电容量对铸锭厚度均不敏感，LPC(NiCoMnAlCuFeSi)。合金的最大容量约为285mAh／g，Mm(NiCoMnAl)5合金的放电容量约为300mAh／g；在1C充放电制度下，LPC(NiCoMnAlCuFeSi)5合金的最大容量约为250mAh／g，对壁厚不敏感，Mm(NiCoMnAl)5合金的放电容量为250～280mAh／g，对壁厚敏感，并且前者显示出更好的循环稳定性。造成LPC(NiCoMnAlCuFeSi)。合金电化学性能对冷却速度不敏感的主要原因是元素Cu、Fe和Si的作用；晶胞参数和内应力等因素的交互作用也对该合金的性能有一定的影响。     

AB_3型La-Mg-Ni系稀土贮氢合金电极合金结构和贮氢性能

用感应熔炼的方法制备了AB_3型La-Mg-Ni系稀土贮氰电极合金,采用X射线衍射、Sievert型测试仪、三电极测试体系研究了合金的相结构、吸氢性能、电化学性能.X射线衍射分析结果表明,AB_3型La-Mg-Ni系稀土贮氢电极合金均南(La,Mg)Ni,相、(La,Mg)_2Ni_7相及少量杂质相组成,为多相结构;贮氢性能实验研究表明,具有PuNi_3结构的LaNi_3,型合金的吸氧量高于具有CaCu_5结构的LaNi_5型合金.     

Low-temperature performance and high-rate discharge capability of AB5-type non-stoichiometric hydrogen storage alloy

Low-temperature performance and high-rate discharge capability of AB5-type non-stoichiometric hydrogen storage are studied. X-ray diffraction（XRD）, pressure-composition-temperature（PCT） curves and electrochemical impedance spectroscopy（EIS） are applied to characterize the electrochemical properties of ABx （x=4.8, 4.9, 5.0, 5.1, 5.2） alloys. The results show that the non-stoichiometric alloys exhibit better electrochemical properties compared with that of the AB5 alloy.     

铸态及快淬态无钴AB5型贮氢合金的循环稳定性

对AB5型LaxMm1-x(NiMnSiAlFe)49(x=0,0.45,0.75,1.00,摩尔分数)贮氢合金进行了快淬处理,研究了La含量及快淬工艺对合金微观结构及电化学循环稳定性的影响.结果表明:La含量的增加对铸态合金的循环稳定性没有明显影响,但使快淬态合金的循环稳定性下降,且快淬处理能显著提高合金的循环稳定性.当La替代量从0增加到1.00时,经300次充放循环后,铸态合金的容量保持率(Rh)从59.2%增加到59.8%;16 m/s淬速快淬态合金的容量保持率从83.9%下降到65.0%.对于x=0.45的合金,当淬速从0(铸态被定义为淬速等于0)增加到28 m/s时,容量保持率从59.8%增加到75.8%.     

Effect of commercial AB5 alloy addition on the electrochemical properties of Ml-Mg-Ni-based hydrogen storage alloys

A commercial AB5 hydrogen storage alloy was used as an additive to improve the electrochemical properties of Ml-Mg-Ni-based hydrogen storage alloys.The effect of AB5 alloy addition on the phase structure,charge/discharge characteristics,and electrochemical kinetics of Ml0.90Mg0.10Ni3.08Mn0.13Co0.63Al0.14 alloy was investigated.The maximum discharge capacity of Ml0.90Mg0.10Ni3.08Mn0.13Co0.63Al0.14 + 4 wt.% AB5 electrode reaches 406 mAh/g.The anodic polarization,cyclic voltammetry,and potential step discharge experiments show that the electrochemical kinetics of the electrode with additives was promoted,with the LaNi5 phase of AB5 alloy acting as electro-catalytic sites in the electrode alloy.The high-rate dischargeability of Ml0.90Mg0.10Ni3.08Mn0.13Co0.63Al0.14 + 4 wt.% AB5 alloy electrode at 1100 mA/g reaches 60.9%,which is 9.4% higher than that of Ml0.90Mg0.10Ni3.08Mn0.13Co0.63Al0.14 alloy electrode.The cycling stability of the electrode with 4 wt.% AB5 alloy has also been improved.     

Electrochemical properties of AB5 type hydrogen storage alloy as anode electrocatalyst of PEMFC

1　INTRODUCTIONIn recent years, the application of the roomtemperature type ( < 100 ℃) polymer electrolytemembrane fuel cells(PEMFCs) as a primary powersource in electric vehicles and portable equipmentsetc has received increasing attention[1 4]. Usuallyin a PEMFC system, platinum is chosen as the e lectrode electrocatalyst, however, it results in ahigh cost PEMFC system for commercialization be cause Pt is a high cost, source limit metal. So,looking fo…     

La1-xCexNi5贮氢合金结构及活化特性

研究稀土元素La和Ce以不同比例混合对贮氢合金La1-xCexNi5(x=0~1)的结构和活化特性的影响。采用X射线衍射仪分析不同Ce含量样品的结构,并用不添加任何粘结剂的粉末微电极技术及循环伏安方法考察贮氢合金的活化特性。结果表明:所制备的贮氢合金都是CaCu5单相结构;随着Ce含量的增加,晶胞参数a和晶胞体积明显减小,而晶胞参数c随Ce含量的变化略有增加。Ce的取代会降低合金在活化过程中的容量活化速度,但可以提高放电反应能力活化速度以及活化参数降低速度。同时还发现电势扫描速度对贮氢合金活化过程有显著影响。合金的容量活化速度和放电反应能力活化速度都随电势扫描速度降低而提高。     

退火对稀土系AB5低钴贮氢合金的影响

为提高多元替代低钴贮氢合金MlNi3.8 Al027 Mn0.36 Co0.24 Cu0.15 Cr0.1 Zn0.05 Fe0.05的电化学性能,研究了850℃与1050℃两种温度退火对合金的微观结构、组织以及电化学性能的影响.XRD分析表明,退火降低了合金的晶格应力和缺陷,同时使得合金的单胞体积增大.电化学测试结果表明,退火合金的放电容量明显提高,其中1050℃退火后合金的最大放电容量达到315mAh/g,比铸态合金提高26mAh/g.退火使得合金的高倍率放电性能略有降低,但仍达到96%,退火提高了合金的循环稳定性.     

温度对La-Mg-Ni-Co-Mn贮氢电极合金电化学性能的影响

系统研究了温度对La07Mg03Ni2875Co0.525Mn0.1贮氢合金电化学性能尤其是电化学动力学性能的影响.结果表明:La07Mg03Ni2 875Co0525Mn0,合金由(La,Mg)Ni3相和LaNi5相构成.合金的最大放电容量随着温度升高从-20℃时的277.5 mAh/g增加到30℃时的406.2 mAh/g.随着温度升高,合金放电平台电位逐渐变负,放电过电位逐渐减小,合金电极的极化减弱.高倍率性能、交换电流密度、氢的扩散系数研究表明合金的电化学动力学性能随着温度升高不断提高.该合金的氢扩散活化能为17.6 KJ/mol.