快淬纳米晶和非晶Mg_(20)Ni_(10-x)Co_x(x=0～4)合金的贮氢性能(英文)EI北大核心CSCD

为了改善Mg2Ni型合金的贮氢性能,采用Co部分替代合金中的Ni以及快淬工艺制备了纳米晶和非晶态Mg20Ni10-xCox(x=0,1,2,3,4)贮氢合金。用XRD、SEM、HRTEM分析了铸态及快淬态合金的微观结构,并测试了合金的气态吸/放氢动力学及电化学贮氢性能。结果表明,在快淬无Co合金中没有形成非晶相,但快淬含Co合金中形成一定量的非晶相。Co替代Ni及快淬处理显著地改善了合金的气态吸放氢性能。同时,Co替代Ni也显著地提高了快淬态合金的放电容量和电化学循环稳定性。     

快淬纳米晶/非晶Mg2-xLaxNi (x=0~0.6)合金的电化学贮氢性能

用铸造及快淬工艺制备Mg2Ni型Mg2-xLaxNi(x=0,0.2,0.4,0.6)贮氢合金。用XRD、SEM、HRTEM分析铸态及快淬态合金的微观结构。结果发现,在快淬无La合金中没有出现非晶相,但快淬含La合金显示了以非晶相为主的结构。用DSC研究快淬合金的热稳定性,表明La的含量及快淬对非晶相的晶化温度影响很小。电化学测试结果表明,铸态合金的放电容量随La含量的增加而增加,快淬态合金的放电容量随La含量的变化有极大值。La替代Mg显著地提高了铸态及快淬态合金的循环稳定性。     

纳米晶和非晶Mg20-xLaxNi10(x=0-6)贮氢合金的贮氢行为

用快淬技术制备了Mg2Ni型贮氢合金,合金的名义成分为Mg20-xLaxNi10 (x = 0, 2, 4, 6)。用XRD、SEM、HRTEM分析了合金的微观结构。发现不含La的快淬合金中没有非晶相,但含La快淬合金中显示以非晶相为主。当La含量x≤2时,铸态合金的主相为Mg2Ni相,但随着La含量的进一步增加,铸态合金的主相改变为(La,Mg)Ni3+LaMg3相。应用Sieverts设备研究了铸态及快淬态合金的吸放氢量及动力学,结果表明,x=2的合金吸放氢量及动力学随淬速的增加而增加,但对于x=6的合金,结果是相反的。电化学测试结果表明,x=2合金的放电容量随淬速的增加而增加,而对于x=6合金,结果也是相反的。快淬显著地提高了x=2, 6合金的循环稳定性     

Enhanced Electrochemical Hydrogen Storage Characteristics of Nanocrystalline and Amorphous Mg20Ni10-xCox (x=0-4) Alloys by Melt Spinning

In order to improve the electrochemical hydrogen storage performances of the Mg2Ni-type alloys, Ni in the alloy was partially substituted by element Co. The nanocrystalline and amorphous Mg20Ni10-xCox (x=0, 1, 2, 3, 4) alloys were prepared by melt-spinning technology. The structures of the as-cast and spun alloys were studied by XRD, SEM and HRTEM. The electrochemical hydrogen storage characteristics of the alloys were measured. The results show that the substitution of Co for Ni leads to the formation of secondary phase MgCo2 without altering the major phase of Mg2Ni. No amorphous phase is detected in the as-spun alloy (x=0), whereas the as-spun alloy (x=4) holds a nanocrystalline and amorphous structure, confirming that the substitution of Co for Ni significantly increases the glass forming ability of the Mg2Ni-type alloy. The substitution of Co for Ni significantly improves the electrochemical hydrogen storage performances of the alloys, including the discharge capacity and the cycle stability, for which the increased glass forming ability by Co substitution is mainly responsible     

Hydrogen storage behaviours of nanocrystalline and amorphous Mg_(20)Ni_(10-x)Co_x(x=0-4) alloys prepared by melt spinning

The Mg2Ni-type alloys with nominal compositions of Mg20Ni10-xCox(x=0,1,2,3,4,%,mass fraction) were prepared by melt-spinning technology.The structures of the alloys were studied by XRD,SEM and HRTEM.The hydrogen absorption/desorption kinetics and the electrochemical performances of the alloys were measured.The results show that no amorphous phase forms in the as-spun Co-free alloy,but the as-spun alloys containing Co show a certain amount of amorphous phase.The hydrogen absorption capacities of the as-cast ...     

La替代Mg对Mg2Ni型合金电化学贮氢性能的影响

用快淬工艺制备了纳米晶和非晶Mg2Ni型Mg2 -xLaxNi (x=0,0.2,0.4,0.6)贮氢电极合金,获得长度连续,厚度约为30μm,宽度约为25 mm的薄带.用XRD、SEM和HRTEM分析了快淬合金薄带的微观结构,测试了合金薄带的电化学性能及电化学交流阻抗谱(EIS).快淬无La合金具有典型的纳米晶结构,...     

Investigation on Gaseous and Electrochemical Hydrogen Storage Kinetics of As-Quenched Nanocrystalline Mg2Ni-type Alloys

为了改善Mg2Ni型合金气态及电化学贮氢动力学性能,用Cu部分替代合金中的Ni,用快淬技术制备Mg2Ni1-xCux(x=0,0.1,0.2,0.3,0.4)合金,用XRD、SEM、HRTEM分析铸态及快淬态合金的微观结构;用自动控制的Sieverts设备测试合金的气态贮氢动力学性能,用程控电池测试仪测试合金的电化学贮氢动力学.结果表明,所有快淬态合金均具有纳米晶结构,无非晶相形成.Cu替代Ni不改变合金的主相Mg2Ni,但使合金的晶粒显著细化.快淬处理及Cu替代均显著地提高合金的气态及电化学贮氢动力学性能.当淬速从0m/s(铸态被定义为淬速0 m/s)增加到30 m/s时,Mg2Ni0.8Cu0.3合金在5 min内的吸氢饱和率从57.2％增加到92.87％,20 min的放氢率从21.6％增加到49.6％,高倍率放电能力(HRD)从40.6％增加到73.1％,氢扩散系数(D)从1.02×10-11 cm2/s增加到4.08×10 -11 cm2/s,极限电流密度(IL)从113.0 mA/g增加到715.3 mA/g.     

铸态及快淬态La2Mg（Ni0.85Co0.15）9Crx（x=0～0.2）电极合金的微观结构及电化学性能

为了提高La-Mg-Ni系（PuNi3）型贮氢合金的电化学循环稳定性,在La2Mg（Ni0.85Co0.15）9合金中加入微量Cr,用铸造及快淬工艺制备了La2Mg（Ni0.85Co0.15）9Crx（x=0,0.1,0.2）贮氢合金.分析测试了铸态及快淬态合金的电化学性能及微观结构,研究了Cr对铸态及快淬态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（PuNi3结构））,LaNi5相和一定量的LaNi2相.快淬对合金的相组成没有影响,但使合金的相丰度产生变化.Cr的加入提高了铸态及快淬态合金的循环稳定性,但使合金的容量下降.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.     

球磨Mg50Ni50＋x wt%Ti（x=0,1,3,5）合金的贮氢性能

为了改善镁基贮氢合金的贮氢性能,在合金中加入不同量的Ti作为催化剂,用机械球磨法制备出Mg50Ni50＋x wt%Ti（x=0,1,3,5）合金粉末。用XRD、SEM分析了合金的微观结构,研究了Ti含量的变化对合金气态吸氢动力学及电化学性能的影响。结果表明：随着Ti含量的增加,合金相中出现了TiNi2相,TiNi2相不利于气态吸氢及电化学贮氢性能,但对合金的容量保持率及高倍率放电性能有很好的促进作用。     

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。     

La(1-x)MgxNi4.25Al0.75(x=0-0.3)合金的结构与储氢性能研究

采用三步感应熔炼法制备了La(1-x)MgxNi4.25Al0.75 (x=0.0,0.1,0.2,0.3) 储氢合金,对该系列合金的晶体结构和储氢性能方面进行了研究。晶体结构和相分析结果表明,当x=0.0和0.1时,合金由单一的LaNi4Al相组成;而x=0.2和0.3时,合金由LaNi4Al相, (La,Mg)Ni3相和AlNi3相构成。随着Mg含量x从0.2增至0.3时,合金的第二相丰度和吸/放氢平衡压明显升高,同时储氢容量减小。研究发现,当Mg添加量x=0.1时,合金除具有良好的储氢容量和低平台压外,其吸氢动力学性能更好。     

La2Mg0.9Al0.1Ni7.5-xCo1.5Mnx贮氢合金的相结构和电化学性能

研究了Mn替代Ni对La2Mg0.9Al0.1Ni7.5-xCo1.5Mnx(x=0,0.3,0.6,0.9)贮氢合金相结构和电化学性能的影响。XRDRietveld全谱拟合分析表明:Mn替代改变了合金的物相组成和物相的丰度。LaNi3相消失,αLa2Ni7相丰度的变化表现为先增加(x=0,0.3)后减少(x=0.6,0.9),LaMgNi4相和La5Ni19相的丰度则随合金中Mn含量x的增加而增加。Mn替代Ni降低了合金的贮氢容量、最大电化学放电容量和活化性能,La2Mg0.9Al0.1Ni7.2Co1.5Mn0.3合金电极表现出最好的电化学循环稳定性,合金的高倍率放电性能随Mn含量的增加降低,这归因于交换电流密度(I0)和氢扩散系数(D)的降低。     

Influence of rapid quenching on hydrogen storage characteristics of nanocrystalline Mg2Ni-type alloys

Nanocrystalline Mg2Ni-type alloys with nominal compositions of Mg20Ni10–xCux(x=0,1,2,3,4,mass fraction,%) were synthesized by rapid quenching technique.The microstructures of the as-cast and quenched alloys were characterized by XRD,SEM and HRTEM.The electrochemical hydrogen storage performances were tested by an automatic galvanostatic system.The hydriding and dehydriding kinetics of the alloys were measured using an automatically controlled Sieverts apparatus.The results show that all the as-quenched alloys hold the typical nanocrystalline structure and the rapid quenching does not change the major phase Mg2Ni.The rapid quenching significantly improves the electrochemical hydrogen storage capacity of the alloys,whereas it slightly impairs the cycling stability of the alloys.Additionally,the hydrogen absorption and desorption capacities of the alloys significantly increase with rising quenching rate.     

B对Mg76-xTi12Fe8Ni4Bx (x=0, 1, 2, 3, 4)合金储氢性能的影响

利用机械合金化方法制备了Mg76-xTi12FesNi4Bx(x=0,1,2,3,4)合金并对其储氢性能进行了系统的研究.在Mg76-xTi12FesNi4Bx(x=0,1,2,3,4)合金中,Mg2Ni和NiTi是主要的合金相.B的加入使合金的非晶化程度提高,也降低了合金的吸放氢温度和滞后效应,但吸放氢平台有所上升,合金的吸氢量以及吸放氢速率均有下降.     

La0．7Mg0．3Ni3．4-xCo0．6Mnx（x=0．0～0．5）贮氢电极合金的结构、储氢特性及电化学性能

La0．7Mg0．3Ni3．4-xCo0．6Mnx(x=0．0～0．5)合金主要由(La，Mg)Ni3相和LaNi5相构成，各相的晶胞参数和晶胞体积均随Mn含量的增加而增大。随Mn含量的增加，合金的放氢平衡压力从0．128MPa(x=0．0)下降到0．067MPa(x=0．5)，导致最大吸氢量从x=0．0时的1．19％(质量分数，下同)逐渐增加到x=0．4时的1．38％。合金的最大放电容量随Mn含量的增加首先从330．4mAh／g（x=0．0)增加到360．6mAh／g(x=0．4)，然后减小到346．9mAh／g(x=0．5)。随Mn替代量的增加，合金电极的高倍率放电能力先改善后降低，合金电极的表面反应阻抗先降低后升高，而氢的扩散系数先增加后减小，说明合金的电化学动力学性能首先提高然后降低。     

La0.67Mg0.33Ni3.0-xAlx（x=0.0-0.35）贮氢合金相结构和电化学性能研究

采用X射线衍射、电子探针和电化学测试研究了La0.67Mg0.33Ni3.0-xAlx（x=0.0-0.35）合金的相结构和电化学性能。XRD结果和EPMA观察表明：La0.67Mg0.33Ni3.0合金由LaNi3相和La2Ni7相组成。然而La0.67Mg0.33Ni3.0-xAlx（x=0．1，0．2，0．35）合金不含LaNi3相。研究结果表明Al替代Ni改变了La0．67Mg0．33Ni3.0合金的相结构，Al替代Ni不利于La0．67Mg0．33Ni3.0合金中LaNi3相的形成。此外，随Al含量的增加，La0.67Mg0.33Ni3.0-xAlx（x=0．1，0．2，0．35）合金的相结构也发生了变化。WDS分析表明：随La0.67Mg0.33Ni3.0-xAlx合金中X的增加，Al在LaNis相中的含量增加，但Al在LaNi2相的含量很少并且几乎不随X变化。电化学性能测试表明：Al替代Ni提高了La0.67Mg0.33Ni3.0合金电极的循环稳定性。但La0.67Mg0.33Ni3.0-xAlx合金电极的放电容量却随Al含量的增加而明显降低。     

铸态和快淬态Mm(NiCoMnAl)_5B_x(x=0~0.2)贮氢合金的相结构与电化学性能

用铸造及快淬工艺制备了低钴AB5型Mm(NiCoMnAl)5Bx(x=0~0.2)贮氢合金,测试了合金的微观结构及电化学性能,研究了B含量及快淬工艺的变化对合金晶格常数、热力学参数、微观结构及电化学性能的影响。结果表明:合金的晶格常数、晶胞体积及标准生成焓均随B含量的增加而增大;在一定的淬速范围内,快淬处理可以提高合金的放电容量,但淬速超过某一临界淬速时,快淬合金的容量低于铸态合金;合金的循环寿命随淬速的增加而单调增加。     

快淬对Ti-V基BCC相合金相结构和储氢性能的影响

研究了快淬作用对Ti-28V-15Mn-10Cr合金的相结构和储氢性能的影响。XRD实验结果表明，快淬处理使得合金由BCC和C14Laves两相结构转变为单一的BCC相结构，同时合金的晶格常数随着快淬冷速的增加而增大。快淬作用能显著改善Ti-28V-15Mn-10Cr合金的吸放氢平台特性，从而导致合金放氢量的增加。然而，快淬处理也使得合金的放氢平台压下降以及活化性能变差。     

（Ti0.1V0.9）100-xFex（x=0～6）储氢合金的微观结构及储氢特性

研究了（Ti0.1V0.9）100-xFex（x=0～6）合金的微观结构及其吸放氢特性。微结构分析表明，合金均由单一的体心立方（bcc）结构的钒基固溶体相组成；合金的点阵常数随着Fe含量的增加呈线性递减，晶胞体积也随之逐渐降低。储氢性能测试表明，所有合金的动力学性能均比较好，在10℃和4MPa初始氢压条件下，合金无需氢化孕育期就能吸氢。随着Fe含量从x=0增加至x=6，合金的活化性能得到改善；10℃最大吸氢量从509．5ml／g逐渐降至424．8ml／g；50℃有效放氢量先升后降，并在x=4时达到最高值255．6ml／g。在所研究的合金中，Ti9.6V86.4Fe4合金具有最佳综合性能，经2次吸放氢循环即可活化，10℃最大吸氢量为494．5ml／g，50℃有效放氢量达到255．6ml／g。     

Mg2Ni型储氢合金电极材料研究进展

概述了当前Mg2Ni型储氢合金的研究状况以及提高Mg2Ni型合金电极性能所采用的主要方法，指出纳米非晶化、调整合金成分并复合改性是改善合金性能最有效的途径。