热蒸发法制备Mg和Mg-Ni薄膜及其氢化性能

采用热蒸发法制备了纯Mg膜及Mg78Ni22合金膜，研究了薄膜的结构及其氢化性能．Mg膜具有典型的柱状晶结构，择优取向生长趋势明显；Mg78Ni22薄膜由纳米晶Mg2Ni，Mg及少量非晶组成，Mg2Ni相沿着平行于薄膜表面的(001)方向择优生长．纯Mg膜的吸放氢温度分别为593和653K，其吸氢过程遵循形核长大机制．Mg78Ni22薄膜的压力一组成等温曲线存在低压和高压两个平台区，分别对应Mg和Mg2Ni的氢化反应，薄膜内Mg的吸放氢温度可分别降至473和503K，薄膜的最大吸氢量(质量分数)达到5．7％．Mg的氢化性能改善与薄膜中纳米晶Mg2Ni和非晶相起到的催化作用有关．     

在四氢呋喃中球磨改性处理的LaMg11Ni合金吸放氢特性研究

在四氢呋喃(THF)中对LaMg11Ni合金进行球磨改性处理。研究了改性处理对合金储氢性能的影响，并研究了THF球磨对LaMg11Ni改性的机理。观察到在较温和的温度(室温～448K)下合金具有较高的储氢量和良好的吸氢动力学性能。在THF中球磨20h的合金试样在448K和3．2MPa氢压下，初次的吸氢量达到3．4％(质量分数)。放氢性能也得到了改善。XRD分析表明，在THF中球磨改性后的合金有一定程度的非晶化。     

苯溶液中球磨La2Mg16Ni合金的储氢性能

对苯溶液中球磨的La2Mg16Ni合金的储氢性能进行了研究。XRD和SEM分析表明：球磨后合金颗粒粒径减小，且有明显的非晶化趋势；由合金和有机苯溶剂在球磨过程中形成的EDA(electron donor-acceptor)体系极大地提高了合金的活化性能；球磨后的合金即使在低温下也具有良好的吸氢速率；延长球磨时间，可改善合金的吸氢性能。     

氢化燃烧法合成Mg2Ni的贮氢性能

用氢化燃烧法合成了Mg2 Ni,PCT实验结果说明了合成的镁基贮氢合金具有很高的活性和高贮氢量 ,5 5 3K时达到 3.40 %。对Mg Ni系的PCT结果作了处理 ,得出温度和氢平衡压的关系式 :吸氢时lg(p/ 0 .1MPa)=- 34 6 9/T 6 .6 39;放氢时lg(p/ 0 .1MPa) =- 35 5 8/T 6 .6 12。用XRD方法进行了物相分析 ,表明存在在Mg2 Ni的氢化物     

ON THE HYDROGEN STORAGE BEHAVIOUR OF ALLOYS La_2Mg_(17) AND La_2Mg_(16)Ni

制备了La_2Mg_(17)和La_2Mg_(16)Ni合金,研究了其贮氢性能。给出了这两种合金的解吸等温线,并据此计算了相应的△H,△S值。解吸等温线的分析表明:La_2Mg_(16)Ni的解吸等温线有分别对应于Mg_2Ni-Mg_2NiH_4以及Mg-MgH_2的两个平台。通过X射线衍射物相分析和电子探针分析,总组成为La_2Mg_(16)Ni的合金实际上是La_2Mg_(17)型和Mg_2Ni型两相混合物。La_2Mg_(16)Ni的氢化产物是La的氢化物以及MgH_2和Mg_2NiH_4。对两种合金还作了常温低压吸氢及常压加热吸氢等应用试验。从研究结果看来,La_2Mg_(17)和La_2Mg_(16)Ni合金是性能较好的贮氢材料。     

Electrochemical hydriding performance of Mg–TM–Mm (TM=transition metals,Mm=mischmetal) alloys for hydrogen storage

Eighteen as-cast binary Mg–Ni, Mg–Mm and ternary Mg–Ni–Mm and Mg–Ni–TM (TM=transition metals (Cu, Zn, Mn and Co); Mm = mischmetal containing Ce, La, Nd and Pr) alloys were hydrided by an electrochemical process to determine the alloys with the most potential for electrochemical hydrogen storage. The alloys were hydrided in a 6 mol/L KOH solution at 80 °C for 480 min and at 100 A/m². To assess the electrochemical hydriding performance of alloys, maximum hydrogen concentrations, hydrogen penetration depths and total mass of absorbed hydrogen in the alloys were measured by glow discharge spectrometry. In addition, the structures and phase compositions of the alloys both before and after hydriding were studied by optical and scanning electron microscopy, energy dispersive spectrometry and X-ray diffraction. It was determined that the highest total amount of hydrogen was absorbed by the Mg–25Ni–12Mm and Mg–26Ni (mass fraction, %) alloys. The maximum hydrogen concentrations in the Mg–25Ni–12Mm and Mg–26Ni alloys were 1.0% and 1.6%, respectively. The main hydriding product was the binary MgH₂ hydride, and the ternary Mg₂NiH₄ hydride was also detected in the Mg–25Ni–12Mm alloy. The electrochemical hydriding parameters achieved are discussed in relation to the structures of alloys, alloying elements and hydriding mechanisms.     

多壁碳纳米管载镍对镁基合金储氢性能影响

采用化学法制备多壁碳纳米管载镍催化剂(Ni/MWNTs),并将其加入到镁粉中,结合氢化燃烧合成(HydridingCombustionSynthesis,HCS)和机械球磨(MechanicalMilling,MM),即HCS+MM复合技术制备Mg85-Nix/MWNTs15-x(x代表质量百分数,x=3,6,9,12)合金。通过X射线衍射仪、透射电子显微镜、扫描电镜以及气体反应控制器研究了材料的晶体结构、微观形貌和吸放氢性能。结果表明:Mg85-Ni9/MWNTs6合金具有最佳综合吸放氢性能,其在373K,吸氢量达到5.68%(质量分数,下同),且在100s内就基本达到饱和吸氢量;在523K,1800s内的放氢量达到4.31%。Ni/MWNTs催化剂的添加,不但起到催化的作用,而且MWNTs具有优异的纳米限制作用,使得催化剂的粒径限制在纳米级,有利于限制产物中Mg2NiH4颗粒的长大。另外Ni与MWNTs存在协同催化作用,当它们达到一定比例时,对合金的吸放氢促进作用达到最优化,明显改善了合金的吸放氢性能。     

La1．8Ca0．2Mg14Ni3＋x% Ti合金的微结构和储氢性能

研究了机械球磨La1.8Ca0.2Mg14Ni3＋x％Ti（质量分数，下同）（x=0，5，10）合金的微结构和储氢性能。气态吸放氢研究表明。加入钛粉球磨能有效提高合金的活化性能、储氢容量和吸放氢速率。铸态合金经过6次活化后，在613K时放氢量为4．12％（质量分数，下同）。加Ti球磨改性10h后，随着X增加，合金经过2次～3次循环基本完全活化。吸放氢性能也相应提高。Ti含量在x=0，5，10时合金在613K的放氢量分别为4．69％，4．80％，4．83％：当x=10时合金在373K的吸氢量达到3％以上，在600K经过2min就能达到4．81%（为最大吸氢量的97％）。微结构分析表明。具有表面催化活性的Ti粉与合金基体表面进行复合，并使合金发生部分非晶转变，能有效改善La1.8Ca0.2Mg14Ni3合金的储氢性能。     

铸态和退火态A2B7型La—Mg—Ni系合金的电化学研究

为了改善铸态La3MgNi14合金的电化学性能,在0．3MPa氩气气氛下对La3MgNi14合金进行了10h退火处理,退火温度分别为1123,1223和1323K。采用x射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）和电化学实验研究了合金的微观结构和电化学性能。结果表明,铸态及1123K温度退火后的合金由LaNi5相、（La,Mg）2Ni7相以及少量的LaNi2相组成。1223K温度退火后合金含有LaNis,（La,Mg）2Ni7和（La。Mg）Ni3相。1323K温度退火后合金的主相为LaNi5和（La,Mg）Ni3相。与铸态合金相比,退火后合金组织更加均匀,晶粒长大。随着退火温度的增加,合金的一些电化学性能（如最大放电容量、放电效率、循环稳定性）以及动力学参数（如高倍率放电性能）增强,而电位差和电荷迁移电阻降低。在本研究范围内,为了放电容量和循环稳定性之问的平衡,铸态La3MgNi14合金的适宜退火温度为1323K。     

TiF3对氢化燃烧合成Mg95Ni5放氢性能的影响

研究了TiF3的添加对氢化燃烧合成Mg95Ni5放氢性能的影响。添加1%(摩尔分数,下同)TiF3机械球磨10h可使Mg95Ni5的放氢性能达到最佳,在523K时,1800s内的放氢量可达到5.20%(质量分数,下同),并使放氢反应的表观活化能从Mg95Ni5的124kJ/mol降低到86kJ/mol。研究表明,TiF3的催化作用可归因于生成的MgF2和Tix+的氢化物减弱了Mg-H鍵。     

HCS+MM法制备镁基复合储氢材料结构及储氢性能

采用氢化燃烧合成法制备Mg95Ni5-x%TiFe0.8Mn0.2Zr0.05(x=0, 10, 20, 30)(质量分数)复合物,然后将氢化燃烧合成产物进行机械球磨得到镁基复合储氢材料。采用XRD、SEM、EDS及PCT研究材料的相结构、表面形貌、颗粒化学成分以及吸放氢性能。研究表明,添加30% TiFe0.8Mn0.2Zr0.05合金形成的复合物具有最佳的综合吸放氢性能：在373 K,50 s内基本达到饱和吸氢量4.11% (质量分数);在493和523 K,1800 s内放氢量分别为1.91%和4.3%;其起始放氢温度为420 K,与Mg95Ni5相比降低了20 K,吸放氢性能的改善与复合物的组织结构密切相关。此外,TiFe0.8Mn0.2Zr0.05的加入改善了复合物的放氢动力学性能     

纳米晶Mg2-xTixNi0.8Cr0.2四元合金的气态储氢性能

纳米晶Mg2-xTixNi0.8Cr0.2(x=0.05,0.10,0.15,0.20)四元合金由纯Mg,Ti,Ni,Cr粉在773 K经4h烧结后机械球磨而成.该合金具有良好的活化性能和吸氢动力学性能.合金在393 K,4.0 MPa氢压条件下,2min内便可以完成总吸氢量的75%(质量分数)以上,Mg1.95Ti0.05Ni0.8C0.2最大吸氢量可达到3.35%.在493 K,0.1 MPa条件下可快速放氢,Mg1.80Ti0.20Ni0.8Cr0.2在18 min内便可完成放氢过程,总放氢量为2.17%.所有合金具有良好的低温吸氢性能,353 K时Mg1.85Ti0.15Ni0.8Cr0.2合金最大吸氢量可达到2.08%.XRD分析结果显示,Ti替代Mg后,合金中主要存在Mg2Ni与Ni两相,另外,还有微量的Mg与TiNi相,TiNi相弥散分布在合金中,对合金的吸放氢性能有一定的催化作用.     

元素取代和磁热处理对La0.67Mg0.33Ni3-xMx(M=Co,Cu)(x=0,0.5)合金贮氢性能的影响

研究了Co和Cu取代Ni以及磁热处理对La0.67Mg0.33Ni3-xMx(M=Co,Cu)(x=0,0.5)合金吸放氢反应热力学和动力学性能的影响。结果表明,Ni被Co和Cu元素部分替代后,合金的吸放氢量增大,放氢温度降低,吸放氢特征时间(tc)减小,吸放氢过程中的扩散活化能降低。磁热处理明显地提高了3种铸态合金的吸氢量,增大了吸放氢平台宽度,改善了合金的吸放氢动力学性能,其中磁热处理对La0.67Mg0.33Ni2.5Co0.5合金改性效果最好,吸放氢量分别为1.40%和1.32%(质量分数,下同),放氢峰所对应的温度为77.8℃,吸放氢特征时间"tc"为91.4和379.3s,吸放氢扩散活化能分别为16.3和23.3kJ/mol。     

含锆镁基储氢合金的合成及其电化学性能

用固相扩散法合成了Mg2-xZrxNi (x=0, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6)系列合金. XRD结构分析表明 主相仍为Mg2Ni; Zr替代Mg使合金的微晶结构发生了改变, 趋于非晶化; 添加Zr的合金的容量比由扩散法合成的合金的容量有所提高; 合金中添加Zr, 提高了电极的放电容量, 增大了放电平台; 特别是Zr 对六方晶系Mg2Ni合金结构中Mg的部分取代大幅度提高了电极的循环寿命, 未经任何处理的 Mg1.4Zr0.6Ni合金电极经25个循环后, 放电容量仅衰减4.11%, 表明添加Zr对提高合金的循环寿命具有重要的作用.     

镁-镍/石墨烯复合物的储氢性能

分别通过物理法和化学法制备石墨烯载镍催化剂(Ni/Graphene),并采用球磨预处理或超声分散的方式与镁粉混匀,结合氢化燃烧合成和机械球磨复合技术制备镁-镍/石墨烯(Mg-Ni/Graphene)复合物储氢材料。采用X射线衍射仪、扫描电镜及气体反应控制器研究了材料的相组成、微观形貌和吸放氢性能。比较发现,添加化学法制备的Ni/Graphene并采用球磨预处理的Mg-Ni/Graphene复合物具有最佳的吸放氢性能,复合物的起始放氢温度降低,放氢速率加快。其在373 K温度下,100 s内就基本能达到饱和吸氢量6.21%(质量分数);553 K,1800 s内完全放氢,且放氢量达到6.05%。球磨预处理使得Ni/Graphene更均匀的与Mg接触,利于发挥Ni的催化作用和石墨烯优异的导电导热性。化学法制备的Ni/Graphene原位还原出纳米晶Ni,有利于形成纳米级Mg2NiH4晶粒,促进复合物储氢性能的改善。     

Phase structure and hydrogen storage properties of LaMg_（3.70）Ni_（1.18） alloy

The phase structure and hydrogen storage properties of LaMg_3.70Ni_1.18 alloy were investigated. The LaMg_3.70Ni_1.18 alloy consists of main LaMg₂Ni phase, minor La₂Mg₁₇ and LaMg₃ phases. The alloy can be activated in the first hydriding/dehydriding process, and initial LaMg₂Ni, La₂Mg₁₇, and LaMg₃ phases transfer to LaH_2.34, Mg, and Mg₂Ni phases after activation. The reversible hydrogen storage capacity of the LaMg_3.70Ni_1.18 alloy is 2.47 wt.% at 558 K, which is higher than that of the LaMg₂Ni alloy. The pressure-composition-temperature (PCT) curves display two hydriding plateaus, corresponding to the formation of MgH₂ and Mg₂NiH₄. However, only one dehydriding plateau is observed, owing to the synergetic effect of hydrogen desorption between MgH₂ and Mg₂NiH₄. The uptake time for hydrogen content to reach 99% of saturated state is less than 250 s, and 90% hydrogen can be released in 1200 s in the experimental conditions, showing fast kinetics in hydriding and dehydriding. The activation energies of the LaMg_3.70Ni_1.18 alloy are −51.5 ± 1.1 kJ/mol and −57.0 ± 0.6 kJ/mol for hydriding and dehydriding, respectively. The hydriding/dehydriding kinetics of the LaMg_3.70Ni_1.18 alloy is better than that of the Mg₂Ni alloy, owing to the lower activation energy values.     

退火方式对La_(0.75)Mg_(0.25)Ni_(3.44)Co_(0.2)Al_(0.03)Ti_(0.03)合金的电化学性能影响

为了研究不同退火方式对La0.75Mg0.25Ni3.44Co0.2Al0.03Ti0.03铸态合金的电化学性能影响,设计最终退火温度为1223K,并采用不同保温程序对合金进行退火处理。X射线衍射(XRD)与扫描电镜(SEM)分析一段、两段保温法退火后合金的结构与性能结果表明,铸态及退火后合金由LaNi5,(La,Mg)2(Ni,Co,Al)7相以及少量LaNi2、TiNi3相组成,且退火后合金中(La,Mg)(Ni,Co,Al)3相出现。前者微观组织较后者均匀,并且前者的放电容量、放电效率好于后者。一段保温法更有利于改善合金的循环稳定性。     

Improvement of the hydrogen-storage kinetics of Mg by reactive mechanical grinding with 10 wt.% Fe2O3 and 5 wt.% Ni

The addition of Fe₂O₃ to Mg is believed to be able to increase the hydriding rate of Mg, and the addition of Ni is thought to be able to increase the hydriding and dehydriding rates of Mg. A sample Mg-(10wt.%Fe₂O₃, 5 wt.%Ni) was prepared by mechanical grinding under H₂ (reactive mechanical grinding). The as-milled sample absorbed 4.61 wt.% of hydrogen at 593 K under 12 bar H₂ for 60 min. Its activation was accomplished after two hydriding-dehydriding cycles. The activated sample absorbed 4.59 wt.% of hydrogen at 593 K under 12 bar H₂ for 60 min, and desorbed 3.83 wt.% hydrogen at 593 K under 1.0 bar H₂ for 60 min. The activated Mg-(10wt.%Fe₂O₃, 5 wt.%Ni) had a slightly higher hydriding rate at the beginning of the hydriding reaction but a much higher dehydriding rate compared with the activated Mg-10 wt.%Fe₂O₃. prepared via spray conversion. After hydriding-dehydriding cycling, Fe₂O₃ was reduced, Mg₂Ni was formed by the reaction of Mg with Ni, and a small fraction of Mg was oxidized.     

Enhanced Hydriding and Dehydriding Kinetics of as-Spun Nanocrystalline Mg2Ni-Type Alloy Substituting Ni with Cu

为了改善Mg2Ni型合金的吸放氢动力学性能,用Cu部分替代合金中的Ni。用快淬工艺制备了纳米晶Mg2Ni1-xCux(x=0,0.1,0.2,0.3,0.4)贮氢合金,用XRD、SEM、HRTEM分析了铸态及快淬态合金的微观结构;用自动控制的Sieverts设备测试了合金的吸放氢动力学性能。结果表明,快淬态合金具有纳米晶结构,Cu替代Ni不改变合金的主相Mg2Ni,但导致形成第二相Mg2Cu。随Cu含量的增加,合金的吸氢量先增加而后减小,但合金的放氢量随Cu含量的增加而单调增加。快淬显著提高合金的吸放氢量并改善合金的吸放氢动力学。     

制备方法对La1．5Mg17Ni0．5储氢材料性能的影响

采用氢化燃烧法(HCS)和机械合金化(MA)合成了La1．5Mg17Ni0．5，通过对材料储氢性能的对比研究发现，MA法制备的合金性能优于HCS法。采用MA法制得的La1．5Mg17Ni0．5储氢合金活性高、储氢量大，523K时1min内吸氢量达到6．73％H，而且可在更低温度下吸氢(423K时储氢容量为4．92％H)，其氢化性能改善的原因可归结于MA制备的储氢材料纳米晶化和材料中大量晶体缺陷的存在。