硫化物电化学储氢材料的性能研究

硫化物电化学储氢是近年来研究的热点,本文主要介绍了镍氢电池的工作原理以及硫化物作为负极材料的储氢原理;综述了硫化物硫化铋、硫化钴、硫化银的相关研究成果,并讨论了硫化物作为镍氢电池负极的可行性以及其应用前景。     

Ti替代La对AB_3型储氢合金的结构与电化学性能的影响

研究(La1-xTix)2MgNi8.25Co0.75(x=0、0.1、0.2)合金的微观结构与电化学性能。相测试结果显示:所有合金都是由(La,Mg)Ni3和LaNi52个主相所构成的,晶胞参数随着Ti的替代而逐渐减小,这是因为Ti的共价键半径(0.132 nm)小于La(0.169 nm)所引起的。电化学测试结果表明:所有的合金电极经过4次活化后都能够达到最大放电容量,且放电容量随着Ti含量的增加而减少,从x=0时的384.6 mAh/g降低到x=0.2时的321.9 mAh/g,合金电极的循环寿命则从x=0时的53.1%提高到x=0.2时的67.8%,合金在1 200 mA/g时的高倍率放电性能先从x=0时的59.3%升高到x=0.1时的66.5%,然后又降低到x=0.2时的63.1%。此外,电化学动力学也显示出先增大后减小的特点。造成以上电化学性能变化的原因是Ti的加入一方面起到了脱氢催化的作用,另一方面使合金表面形成了致密氧化层,虽然阻止了合金进一步的腐蚀,但也降低了合金电极的动力学性能。     

PdCo/SiO2双金属催化剂用于杂环储氢载体的高效脱氢

乙基咔唑/十二氢乙基咔唑（N-ethylcarbazole/dodecahydro-N-ethylcarbazole,NECZ/12H-NECZ）体系被认为在有机液体储氢领域具有较大的开发应用前景,但高活性、选择性的脱氢催化剂的设计开发制约着其工业应用。基于此,设计开发出一种具有高脱氢活性和高选择性的双金属催化剂Pd₁Co₃/ SiO₂（Pd质量分数为1.25%）,对其结构进行了XPS、XRD、HRTEM等表征分析,并评价了其催化十二氢乙基咔唑的脱氢性能。与5.0%（质量分数）Pd/SiO₂相比,表明引入一定量的Co金属形成的PdCo合金可提高12H-NECZ脱氢反应效率和NECZ选择性,动力学与DFT计算发现双金属催化剂可以有效降低三步基元反应的能垒,大幅提升第二步基元反应（8H-NECZ到4H-NECZ）的脱氢反应速率。研究结果为揭示12H-NECZ脱氢反应机理和高效脱氢反应催化剂的设计与开发提供了新的思路。     

熔盐电脱氧法制备AB5型储氢合金的研究

以烧结后的混合氧化物试样作阴极,高密度石墨炭棒作阳极,在850 ℃ CaCl2熔盐中,3.1V 电压下进行电解脱氧反应,研究制备AB5型储氢合金CeNi5、LaNi5、CeCo5及CeFe5的可行性.结果表明,1 200 ℃烧结的混合氧化物试样经过11 h电解可制备出CeNi5、LaNi5,产物呈疏松的海绵状,孔隙率及比表面积较大.同样条件下无法制得CeCo5和CeFe5.     

非晶态Mg—Ni—Pr储氢合金的差压铸造及电化学性能

研究了非晶态Mg-Ni-Pr储氢合金的差压铸造和电化学性能.结果表明,差压铸造能显著提高合金的非晶形成能力,Mg65Ni21Pr14的非晶临界尺寸由普通铜模喷铸法的3 mm提高到4 mm.非晶态合金Mg65Ni21Pr14在573 K时的吸放氢量(质量分数)分别为3.62%和3.48%;最大放电容量为342.6 mA·h·g-1,20次循环后为302.2 mA·h·g-1,是最大放电容量的88.2%,循环稳定性高于其他非晶态Mg-Ni系储氢合金.     

Zr在Mg2Ni储氢合金中的作用

采用感应熔炼法制备了Mg2Ni1-xZrx(x=0、0.2、0.4)合金,研究了Zr的添加对Mg系储氢合金储氢性能的影响。对合金的成分和微观组织进行分析,结果表明,Zr较难融入到合金,但是Zr能使得合金晶粒得到细化,且合金中都有Mg2Ni相的形成,有利于吸氢反应的进行。利用PCT测试仪测定了合金的储氢性能,结果表明:添加Zr元素的添加能有效降低Mg2Ni的吸放氢温度,并能有效提高提高合金的吸氢量,最高吸氢量达到4.91wt%。     

Mg17Al12基储氢合金的表面复相改性

采用机械球磨法制备Mg17Al12合金,系统研究了球磨时间对Mg17Al12形成过程的影响;并以球磨12 h的Mg17Al12合金为基体,添加5%、10%（质量分数）的Ni、Cu单质,通过机械球磨对合金进行表面复相改性。采用P-C-T测试仪测定合金的储氢性能,研究添加不同质量分数的单质对Mg17Al12合金储氢性能的影响。结果表明：球磨12 h Mg17Al12的吸氢速率较慢,吸氢时间较长,需在1400 min达到最大吸氢量为4.1%（质量分数）,接近其理论吸氢量4.4%,Mg17Al12的吸放氢过程是可逆的。Cu对Mg17Al12进行表面复相改性,可以显著改善其吸氢动力学性能,添加5%Cu和10%Cu的合金在623 K,240 min的吸氢量分别为4.07%和3.9%。经过Cu和Ni复相改性后的Mg17Al12具有较好的放氢性能,添加5%Cu合金在553 K放出3%的氢气。Ni对Mg17Al12进行表面复相改性,对其性能有一定的提高,但是和Cu相比,并不明显     

Electrochemical Properties of MgNi-ZrB Hydrogen Storage Alloys

通过机械球磨法制备了一系列的Mg Ni、Zr B和Mg Ni-Zr B储氢合金。通过XRD、SEM、充放电性能、循环伏安、塔菲尔极化曲线、交流阻抗测试,研究了Zr B的添加对Mg Ni合金的储氢性能的影响。结果表面,Zr B的添加大大提高了Mg Ni合金的电化学性能。球磨15 h的Mg Ni-Zr B(100:5)复合物体现出最好的电化学性能,循环20周和50周时的放电容量分别为226和209 m Ah·g-1,远远高于Mg Ni合金的放电容量。动态极化曲线和交流阻抗测试显示Zr B的添加极大的提高了Mg Ni合金的抗腐蚀性能和电化学动力学性能。     

Mn含量对(V60Ti22.4Cr5.6Fe12)100-xMnx(0≤x≤3)合金吸放氢性能的影响

系统研究了采用FeV80中间合金制备的低成本(V60Ti22.4Cr5.6Fe12)100-x Mnx(0≤x≤3)合金的吸放氢性能及微观组织结构。XRD及PCT测试结果表明,随着Mn含量的增加,合金的晶格常数减小,放氢平台压先升高后降低;吸氢量随Mn含量的增加不断降低,而Mn含量的增加对放氢量没有显著影响。当Mn含量为2.5 at%时,合金室温下的放氢平台压达到最大值0.14 MPa,吸氢量为3.64%(质量分数,下同),放氢量为2.00%。SEM及EDS分析表明,不同Mn含量的合金均由bcc主相、富钛二相及稀土氧化物相组成,且Mn主要存在于合金的bcc主相中,而在富钛二相中分布相对较少。     

纳米结构镁的制备及其储氢性的研究进展

氢能的利用越来越受到人们的重视,而氢的储存和运输限制了其广泛的实际应用。镁基合金作为一种固体储氢材料,在储氢领域显示出巨大的潜力。但是,吸放氢温度高,释氢速率慢,阻碍了其工程应用。为了提高镁基合金的储氢能力,目前的研究主要集中在合金成分的优化和加工工艺的改进方面,而纳米细化是最有前途的方法之一。详细介绍了纳米镁的各种制备工艺,包括高能球磨、物理气相沉积、氢化化学气相沉积、液相化学合成和模板法,并分析了各种方法的优缺点。阐述了纳米结构和元素掺杂对镁基合金储氢性能的影响。本研究为储氢领域的材料开发和制备工艺的改进提供参考。