Ti-V基多相贮氢电极合金的电化学吸放氢机理研究

采用XRD的Rietveld全谱拟合技术以及利用储氢合金吸氢量与其体积膨胀成线形关系的原理,研究了Ti-V基贮氢电极合金的电化学吸放氢机理.结果表明,铸态合金Ti0.8Zr0.2V1.867Mn0.373Cr0.56Ni0.7由C14型Laves相和V基固溶体相构成.在充电过程中,充电时间由3.33增至120 min时,Laves相的晶胞体积膨胀率ΔV/V分别由0.301％增加到2.719％,而V基同溶体相的ΔV/V由0.011％增至1.685％.在放电过程中,放电时间从0 min增加到165 min时,Layes相的ΔV/V从14.542％降到8.119％;而V基固溶体相的△V/V从8.117％减小到6.248％.说明电化学吸氢时,氢首先被Laves相吸收,然后再扩散进入V基固溶体;电化学放氢时, V基固溶体中的氢首先扩散进入Laves相然后再释放.因此,该合金中,Laves相既是吸氢相又是催化相,提高合金中V基固溶体相的利用率,从而使Ti-V基贮氢合金具有较好的综合电化学性能.     

新型钛钒系贮氢电极合金

研究了新型钛钒系贮氢电极合金Ti0.8Zr0.2V2.665Mn0.535Cr0.8Ni的相结构、微观组织及电化学性能。XRD及EDS分析表明：铸态合金主要由C14 Laves相母体和树枝晶的钒基固溶体相组成，同时由于成分偏析的缘故，合金中还存在少量的TiNi基的第三相。热处理使得合金中C14 Laves相及钒基固溶体相的晶胞参数和晶胞体积增大，促进合金成分的均匀化，同时极大地改善了合金电极的综合电化学性能。     

快速凝固钛钒系贮氢合金电化学性能研究

研究了快速凝固处理对钛钒系贮氢电极合金Ti0.8Zr0．2V2．4Mn0．48Cr0．72Ni0．9的相结构、特别是电化学性能的影响规律。XRD研究表明：合金主要由六方结构的C14 Laves相和体心立方结构的钒基固溶体相所组成，快速凝固减少了合金中C14 Laves相的含量。电化学性能分析表明：快速凝固降低了合金电极的最大放电容量，增加了电极的活化次数，提高了电极表面的反应阻抗，恶化了电极的动力学性能，但是却大大改善了合金电极的循环稳定性。     

（V30Ti35Cr25Fe10）97．5Si2．5合金的结构与吸放氢性能

采用XRD，SEM和PCT测试研究了（V30Ti35Cr25Fe10）97.5Si2.5（at％）合金的组织结构与吸放氢性能。结果表明：合金由BCC相和C14 Laves相组成，BCC相含量为75％，晶胞参数为α=0．3021nm，Laves相含量为25％，晶胞参数为α=0．4920nm和c=0．7996nm。由于含有大量的Laves相，合金具有良好的活化性能，室温下不需孕育期就可以快速吸氢，5min内达到吸氢饱和状态，饱和吸氢量达到2．98％（质量分数，下同）。在一定氢压下，合金的容量可由合金中BCC相和Laves相的容量按组分的含量进行线性组合而成。     

Ti基贮氢合金Ti0．3Zr0．225V0．25Mn0．3-xNi0．45＋x（x=0-0．25）的显微组织及电化学性能

为了改善Ti基贮氢合金的电化学性能，采用XRD，SEM及EDS分析了Ti0．3Zr0．225V0．25Mn0．3-xNi0．45＋x（x=，0．05，0．10，0．15，0．20，0．25）贮氢合金的相结构及相成分，并研究了合金的电化学性能。结果表明，合金均由六方结构的C14型Laves主相和立方结构的C15型Laves第二相构成；随着Ni替代量x的增大，合金的活化性能降低，而循环稳定性得到一定程度的改善。当Ni替代量x=0．05时，合金的放电容量达到最大，为426mAh／g，显示出很大的应用潜力.     

成份调整对V-Ti-Cr-Fe合金吸放氢性能的影响

分别调整Ti／Cr比及V含量，对V-Ti-Cr-Fe系四元合金的室温吸放氢性能进行了研究。结果表明：随V30Ti31＋xCr29-xFe10合金中Ti／Cr增大，合金吸氢量增大，放氢平台压降低，Ti／Cr〉1．2时放氢量减小，298K最大吸氢量3．66％（质量），最大放氢量2．0％（质量）；随Vx（TiCrFe）100-x（Ti-Cr-Fe=7：5：2）中V含量增大，合金吸氢量增大，放氢量增大，放氢平台压降低，V含量20％（原子）的合金中出现Laves相，298K最大吸氢量3．73％（质量），最大放氢量2．08％（质量）。     

元素Ti对贮氢合金ZrMn0．7V0．2CO0．1Ni1．2相结构和电化学性能的影响

研究了元素Ti对贮氢电极合金ZrMn0.7V0.2Co0.1Ni1.2的相结构、相组成以及电化学性能的影响。结果表明，对于合金Zr1-xTix(Mn0.7V0.2Co0.1Ni1.2)，其母体合金的主相为C15型Laves相，并含有少量的非Laves相Zr7M10；但随着掺Ti量的增加，合金中出现C14型Laves相，而且其含量逐渐增加；在x=0．1～0．2时，合金中还出现少量的TiNi相，而在x=0．4～0．5时，非Laves相Zr7M10和TiNi相全部消失，说明元素Ti大量的掺杂抑制了第二相的产生：而且随着Ti含量的增加，合金中的C15型和C14型Laves相的晶格常数逐渐减小。电化学测试结果发现，当含Ti量x=0．2时，合金有最大放电容量Cmax为354mAh／g，在放电电流为300mAh／g条件下，高倍率放电性能比母体合金提高了15％。     

超化学计量比Ti-Zr-V-Mn-Cr-Ni贮氢电极合金相结构及电化学性能研究

研究了超化学计量比对钛基贮氢合金相结构及电化学性能的影响。XRD及EDS分析表明，超化学计量比贮氢合金（Ti0.8Zr0.2)(V0.533Mn0.107Cr0.16Ni0.2)x(x=2,3,4,5,6)均主要由六方结构的C14型Laves相和体心立方结构的钒基固溶体相构成。随着x值的增大，两相的晶胞参数及晶胞体积均减小。电化学性能测试表明，当x的值在2－5范围内时，随着x值的增大，合金的最大放电容量、放电电位、高倍率放电性能（HRD）、循环稳定性、交换电流密度I0以及极限电流密度IL均提高。但继续增大x值后，除放电电位、高倍率放电性能和循环稳定性继续有所提高外，最大放电容量、交换电流密度I0以及极限电流密度IL均减小。此外，随着化学计量比的增大，合金电极的活化渐趋困难。     

Mg—Ni基贮氢合金元素取代改性研究进展

本文综述了近年来Mg—Ni基贮氢合金元素替代发展状况。元索取代影响Mg—Ni基贮氢合金贮氢量、吸放氢温度等吸放氢性能,改善Mg-Ni合金的电化学容量、活化性能、循环稳定性等电化学性能。对此,提出了合金需要解决的问题。     

Zr替代Ti对Ti19．5V40Mn16．2Cr9．8Ni14．5合金的影响结构及储氢性能

为改善Ti—V基固溶体型储氢合金的电化学性能，使用少量的Zr部分取代Ti19.5V40Mn16.2Cr9.8Ni14.5合金中的Ti，并采用XRD，SEM以及PCT等测试手段研究替代前后合金微观结构和储氢性能的变化情况。通过XRD和SEM分析表明，（Ti1-xZrx）19.5V40Mn16.2Cr9.8Ni14.5（x=0，0．1，0．15，0．2，0．25，0．3）合金均是由Ti-V基BCC相和C14 Laves相组成。但Zr的部分替代明显增加了C14 Laves相的含量，并使Ti-V基BCC相在减少的同时由树枝状变成了被C14 Laves相包围的岛状。PCT曲线显示：随着Zr替代量的增加。合金的吸放氢平台不断下降，而合金的吸放氢量先有所增加后又逐渐减小。这说明适量提高C14 Laves相的含量对增加Ti—V基固溶体型储氢合金的吸放氢能力有一定的促进作用。     

Mg-Ni基贮氢合金元素取代改性研究进展

本文综述了近年来Mg-Ni基贮氢合金元素替代发展状况.元素取代影响Mg-Ni基贮氢合金贮氢量,吸放氢温度等吸放氢性能,改善Mg-Ni合金的电化学容量、活化性能、循环稳定性等电化学性能.对此,提出了合金需要解决的问题.     

TiV2.1Nix（x=0.2～0.6）贮氢合金的相结构及电化学性能

系统研究了TiV2.1Nix（x=0．2，0．3，0．4，0．5，0．6）贮氢合金的相结构及电化学性能。XRD及SEM分析表明：合金均由体心立方（bcc）结构的V基固溶体主相和TiNi基第二相组成；随着Ni含量x的增加，合金中V基固溶体主相的相含量和品胞参数逐渐减小，TiNi基第二相含量逐渐增多，且当x≥0．4时，TiNi基第二相组织沿主相晶界形成明显的三维网络状结构。电化学测试表明：随着x的增加，合金的高倍率放电性能及循环稳定性均得到显著改善；但当x从0．4增加到0．6时，合金的活化性能变差，最大放电容量降低。在研究的合金中，TiV2.1Ni0.4表现出较好的综合性能。     

Mo含量对(VFe)48Ti26Cr26-xMox(0≤x≤5)合金吸放氢性能的影响

系统研究了(VFe)48Ti26Cr26-xMox(0≤x≤5)合金吸放氢性能及微观组织结构.XRD及PCT测试结果表明,随着Mo含量增加,合金的晶格常数增大,放氢平台压升高,吸放氢量在Mo含量0≤x≤2范围内不出现显著变化,且有效放氢量(质量分数)均能保持在2％以上.当Mo含量为1 at％时,合金吸放氢量均达到最大值,吸氢量为3.59％,放氢量为2.08％,室温下的放氢平台压为0.337 MPa.SEM与EDS分析表明,不同Mo含量的合金均由bcc主相、Laves相及稀土氧化物相组成,且Mo主要存在于合金的bcc主相中,而在Laves相中分布相对较少.     

Zr含量对（Ti-Cr）45-xV55Zrx（x=1～7）合金微结构及储氢性能的影响

系统研究了Zr含量对（Ti-Cr）45-xV55Zrx（x=1，3，5，7；Ti／Cr=0．7～0．75）合金微结构及储氢性能的影响。XRD及SEM分析表明，当Zr含量x=1时，合金由体心立方（bcc）结构的钒基固溶体主相和微量α-Zr第二相组成；当Zr含量增至x=3～7时，合金由bcc钒基固溶体主相和α-ZrCr2第二相组成。储氢性能测试表明，随着Zr含量的增加，合金的活化性能得到改善：室温最大吸氢量和80℃有效放氢容量均先增后降，并在x=5时达到最高值：P．C-T曲线滞后减小，平台倾斜度增大。在所研究的合金中，（Ti-Cr）40V55Zr5合金的综合性能最佳，经2次吸放氢循环就活化，室温最大吸氢量可达403ml／g，80℃有效放氢容量达到230ml／g。     

镁基贮氢合金的制备

综述了镁基贮氢合金制备方法的研究进展，对熔炼法、机械合金化法、扩散法、氢化燃烧法、表面处理等几种主要制备镁基贮氢合金的方法的制备过程、影响因素、特点、优缺点等作了阐述，并论述了目前国内外采用不同制备方法所制得的部分镁基贮氢合金的充放氢性能和电化学性能。     

Ti-V-Fe系储氢合金的相结构及吸放氢特性

系统研究了Ti100-x-yVxFey（x=54，49，44；y=5，7．5，10）储氢合金的相结构及其吸放氢性能。XRD及SEM分析表明，Ti41V54Fes合金由体心立方（BCC）结构的固溶体主相和少量的α-Ti第二相组成；而Ti43．5V49Fe7．5和Ti46V44Fe10合金均为单一的BCC固溶体相。储氢性能测试表明，3种合金的动力学性能均很好，在室温和4MPa初始氢压条件下，无需氢化孕育期就能快速吸氢：经4次～5次吸放氢循环即能活化，仅2min～3min就能吸氢饱和达到最大吸氢量363．7ml／g-372．4ml／g；在300℃和0．1MPa放氢终压条件下，合金的放氢量在220．3ml／g-238．5ml／g之间。在所研究的合金中，Ti46V44Fe10合金的综合性能最佳，经4次吸放氢循环即活化，室温最大吸氢量可达372．4ml／g，放氢量达到238．5ml／g。     

Cu粉复合球磨处理对Ⅴ基固溶体型贮氢合金电化学性能的影响

研究了V基固溶体型贮氢合金(TiV211Ni013和TiV211Ni015)与Cu粉进行复合球磨处理对其相结构及电化学性能的影响。X射线衍射和扫描电镜分析表明,铸态合金均由体心立方(bcc)结构的V基固溶体主相和bcc结构的TiNi基第二相组成;当与Cu粉复合球磨处理后,合金均变成由V基固溶体主相和体心四方(bct)结构的CuNi2Ti第二相组成,且合金颗粒的表面状态发生改变。电化学测试表明,球磨处理后合金电极的最大放电容量增加了25～39mA·h/g,100次循环容量保持率大幅提高,循环稳定性得到显著改善。结果表明,Cu粉复合球磨处理是通过同时改变V基合金的第二相成分和晶体结构以及合金颗粒的表面状态来改善合金的电极性能,这与其他传统球磨方式仅通过改变合金的表面状态来改善电极性能的作用机制有所不同。     

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。     

Ti-Mn基Laves相贮氢合金的研究

采用P-C-T曲线测试和XRD分析研究了Ti／Zr比变化对Ti-Mn基Layes相贮氢合金贮氢性能的影响。实验结果表明，随Ti／Zr比降低，合金放氢压力降低，贮氢量略微增加，平台坡度变陡。同时还研究了Mn/Cr比变化对Ti-Mn基Layes相贮氢合金晶体结构、活化性能以及贮氢性能的影响。着重探讨了Mn/Cr比变化时影响合金平衡压力的2个因素。对(Ti0.85Zr0.15)1 xMn1.4Cr0.2V0.32Fe0.08(z=-0．025，0，0．05，0．1)系列合金，根据其P-C-T测试和XRD分析结果，讨论了x的变化对合金贮氢量、平衡压力、α区宽度的影响。     

球磨改性处理对Ti0．9Zr0．1Mn1．5合金相结构及储氢性能的影响

系统研究了Ti0．9Zr0．1Mn1．5储氢合金经不同时间（t=0min，10min，30min，60min）球磨改性处理后对其相结构及储氢性能的影响。结构分析表明，Ti0．9Zr0．1Mn1．5合金在球磨改性处理前后均由单一的六方结构的C14型Laves相组成；随着球磨时间的延长，合金粉的平均粒度减小，并出现了部分团聚现象。储氢性能测试表明，铸态合金经4次吸放氢循环后活化，室温最大吸氢量和有效放氢量分别为209．3ml／g和157．6ml／g，放氢率为75．3％；随着球磨时间的延长，合金的活化性能得到改善，室温最大吸氢量和有效放氢量均先升后降，且都在球磨30min时达到相应最高值231．4ml／g和203．8ml／g，放氢率达到88．1％。由此可见，适当的球磨改性处理能有效地改善Ti0．9Zr0．1Mn1．5合金的综合储氢性能。