球磨制备Mg-In-Zn三元固溶体的储氢性能及机理

采用"烧结-球磨"方法制备Mg0.92In0.05Zn0.03三元固溶体合金,减小了Mg的晶格常数.利用粉末X-射线衍射分析合金的相组成、微观结构和吸放氢过程的相转变,通过扫描电镜观察合金的微观形貌及相分布.采用体积法测定合金的等温吸放氢曲线(PCT)和动力学曲线,确定了合金的吸放氢反应焓变、熵变及氢化反应激活能.结果表明:Mg0.92In0.05Zn0.03三元固溶体具有良好的活化性能和动力学性能,脱氢反应焓降低至-68.6 kJ/mol H2.     

钛锰二元合金的吸放氢性能

系统地研究了钛锰二元合金的吸、放氢量,压力组成等温线以及吸氢过程热力学函数(ΔHΔS)的变化。实验证实,对于不加均匀化退火和活化处理的二元钛锰合金,其综合吸放氢性能最佳的组成为TiMn_(1.15)-TiMn_(1.25)。     

放电等离子烧结制备Mg2-xNdxNi（x=0～0.3）储氢合金

采用放电等离子烧结(SPS)工艺制备了Mg2-xNdxNi(x=0,0.1,0.2,0.3)储氢合金.通过X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)研究了合金的相结构和表面形貌,利用等容压差法分析测试了合金的压力--组成--温度(PCT)曲线和吸放氢动力学性能,研究了烧结温度、稀土元素Nd对储氢合金微观组织结构和储氢性能的影响,比较了SPS技术与真空感应熔炼法制备的Mg基合金组织结构和储氢性能的异同.结果表明:SPS制备的Mg2-xNdxNi(x=0～0.3)系列储氢合金具有多相结构,储氢合金的吸放氢动力学性能良好;Nd元素有利于Mg合金化,不利于储氢量;烧结温度对储氢量、PCT曲线平台性能有明显影响;当Mg2-xNdxNi系合金中含有Mg和NdMg12相,PCT曲线出现双平台现象;与铸态合金相比,SPS制备的Mg1.7Nd0.3Ni储氢合金的吸放氢动力学性能较好,但储氢容量、放氢率和PCT曲线平台性能更差.     

低温球磨制备Mg-4%Ni-1%NiO储氢材料及其性能

采用低温球磨技术制备了Mg-4%Ni-1%NiO储氢材料,主要研究低温球磨时间对材料形貌结构以及储氢性能的影响.采用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)分析材料的形貌和相组成,采用压力-组成-温度(P-C-T)设备研究材料的储氢性能.结果表明:分别经过2、4和7 h球磨后,材料的相组成没有发生明显改变,只有极少量的Mg2Ni合金相生成.随着球磨时间的延长,材料的平均粒度逐渐下降,作为催化剂的Ni、NiO相逐渐揉进基体内部.伴随着上述变化,材料的活化性能、吸氢性能逐渐提高,球磨到7 h后材料仅需活化1次即可达到最大吸放氢速率,初始吸氢温度降为60℃,在4.0 MPa初始氢压和200℃下吸氢量为6.4%(质量分数),60s即可完成饱和吸氢量的80%,10min内完成饱和吸氢量的90%;材料的放氢性能则在球磨4 h后已经基本保持不变,0.1MPa下初始放氢温度为310℃,在350℃、0.1MPa下材料可在500s内释放饱和储氢量的80%.     

含铬的钛锰基合金的吸氢

测定了含铬的钛锰合金吸放氢量和压力组成等温线。少量铬的加入有效地提高了不加均匀化高温热处理的钛锰合金的吸氢活性,显著地增大了吸放氢量,其吸放氢性能最优的组成为TiNn_(1.20)Cr_(0.15)—TiMn_(0.12)Cr_(0.25)。     

高能球磨制备MgxTi100-x合金的微观组织及储氢性能

应用振动高能球磨机械合金化方法制备MgxTi100-x(x=35,50,65,80)系列合金,采用XRD、SEM、TEM以及吸放氢测试等手段分析研究Mg含量与球磨时间对MgxTi100-x球磨产物微观组织演化规律、相结构和吸氢行为的影响.结果表明:在相同球磨时间(20 h)下,球磨合金MgxTi100-x微观组织的相组...     

Mo部分替代Ti对V_(40)Ti_(50)Fe_(10)合金储氢性能的影响

为了考察Mo部分替代Ti对高容量V_(40)Ti_(50)Fe_(10)合金储氢性能的影响,采用电弧熔炼制备了V_(40)Ti_(50-x)Mo_xFe_(10)(x=0～30)合金,系统地研究了该系列合金的结构和储氢性能随Mo替代Ti含量的变化规律,并探讨合金储氢容量的衰退机制。研究表明:该系列合金均由主相体心立方(BCC)固溶体和少量的C14型Laves第2相组成;Mo取代Ti并未改变合金的主相结构,但Laves第2相的含量明显降低,合金整体均匀性增加;随着Mo含量的增加,BCC相的晶胞体积逐渐减小,合金的放氢量总体呈现下降趋势但中间出现波动状态,而放氢平台压则持续上升;在这一系列合金中,V_(40)Ti_(40)Mo_(10)Fe_(10)合金的储氢性能较优,具有相对宽泛且平坦的放氢压力平台,可逆储氢量较高,且室温下吸放氢过程均可在5 min内完成。循环测试表明,合金氢化物在吸放氢过程中会形成难以活化的TiFe相,导致合金出现成分分离,影响合金的稳定性,从而造成储氢容量衰退。     

储氢合金Mg2Ni的制备及其储氢性能分析

Mg-Ni基储氢合金以其比容量高、成本低而倍受关注.采用感应熔炼法,在不高于900 ℃的温度下成功制备出Mg2Ni合金,X射线衍射及金相组织分析表明,合金中主相为Mg2Ni.对制备出的Mg2Ni合金进行气态吸放氢性能测试,结果表明,经粉碎后的合金粉体经第1次活化,吸氢量为3.15 wt%,2次活化后吸氢量达到3.49 wt%,接近其理论值,而合金块体在第2次活化后的吸氢量远小于合金粉体的吸氢量,且第3次活化后未见明显增大.     

LaNi_(2.5)Co_(0.5)储氢合金在充放电循环过程中的电化学性能研究

以感应熔炼法制备的LaNi_(2.5)Co_(0.5)合金为研究对象,对该合金及其氢化物的相结构进行了分析,并对合金电极的放电容量保持率、高倍率放电性能、氢扩散系数及极化电流密度等电化学性能进行了研究.结果表明:吸氢后的合金会产生明显的非晶化现象,造成合金吸放氢能力和氢化物稳定性下降.随着循环次数的增加,合金的放电容量和高倍率放电性能均表现出先快速下降到逐渐缓慢降低的趋势,而合金的氢扩散系数和极化电流密度却呈现出不同的变化趋势.高倍率放电性能的下降主要与合金表面反应活性相关,说明表面劣化现象是造成合金电化学性能衰退的主要因素.     

Mg+x% Mm(NiCoMnAl)5复合储氢材料吸放氢性能研究

采用高能球磨法制备了Mg x%Mm(NiCoMnAl)_5(x=10、20、30和40)纳米晶和非晶混合结构的复合储氢材料,并对其结构和吸放氢性能进行了研究．XRD结果表明,Mg与Mm(NiCoMnAl)_5球磨200h后有Mg_2Ni和La_2Mg_(17)相生成．吸氢动力学研究发现,在423K和3．4 MPa下,随着x增大,吸氢速率和最大吸氢量都出现了先增大后减小的趋势．当x=20时,复合材料的吸氢性能达到最佳,其最大吸氢速率达到0．45%/s,50s内即可吸氢3．6%．热重分析结果表明,Mg的氢化物相放氢温度降低到259℃(x=40)．     

Mg2Ni+x0.5 wt% V2O5+y0.5 wt Ni(x,y=0,1)复合体系的贮氢和电化学性能研究

用球磨方法制备Mg2Ni x0.5 wt%V2O5 y0.5 wt Ni(x,y=0,1)复合贮氢合金,并进行气态吸放氢变温动力学与电化学充放电实验.结果表明,x,y=1时体系的气态吸放氢和放电容量效果最好,多元复合的放电容量超过单一化合物的放电容量的总和.     

Mg+10%TiFe1-xCrx(x=0,0.3)复相合金的储氢特性

采用高能机械球磨法制备了Mg 10%TiFe1-xCrx(x=0,0.3)复相储氢合金,对比研究了球磨复相合金和球磨纯镁的微结构与储氢性能.研究结果表明:在纯Mg中添加质量分数为10%的TiFe1-xCrx(x=0,0.3)进行复合球磨,可以明显提高其吸放氢性能;在相同温度条件下,x=0.3的含铬复相合金具有最佳的吸放氢性能,其中在613 K下的吸氢容量(氢的质量分数)为7.14%,放氢容量(氢的质量分数)为6.91%;在493～573 K的较低温度下,含铬复相合金表现出更好的放氢动力学性能.通过XRD、SEM、EDS分析研究表明,TiFe1-xCrx(x=0,0.3)合金粉以细小颗粒的形式分散镶嵌在镁粉基体上成为催化活性点,改善了体系的吸放氢性能.     

(La1-xNdx)2Mg(Ni0.8Co0.15Mn0.05)9(x=0～0.3)合金的储氢与电化学性能研究

采用高频悬浮感应熔炼方法制备(La1-xNdx)2Mg(Ni0.8Co0.15Mn0.05)9(x=0～0.3)系列合金,分析Nd部分取代La对合金的相结构、吸放氢性能和电化学性能的影响.结果表明,铸态合金的主相为具有六方CaCu5结构的LaNi5相,并存在具有立方MgCu2结构的LaNi2相以及LaMg3相.合金主相...     

LaNi4.25Al0.75储氢合金的改性

为了提高LaNi4．25Al0．75合金的储氢性能,采用退火、表面镀铜和表面包覆SiO2对合金进行改性,并对处理前、后合金的微观结构和吸放氢性能的变化进行研究。研究结果表明,退火消除了LaNi4．25Al0．75合金中的偏析,减少了内应力,使合金具有平坦的吸氢平台;表面镀铜处理加快了合金的吸、放氢速度,但吸氢含量略有降低,另外,镀铜合金抗粉化性能加强,经10次吸、放氢循环后没有出现粉化现象;表面包覆SiO2前、后,合金的吸氢量变化不大,抗粉化性能加强,经10次吸、放氢循环后没有出现粉化现象。     

Zr-Hf-Co合金储氢性能研究

研究了Hf部分替代Zr对Zr-Hf-Co合金储放氢性能的影响,结果表明:Zr-Hf-Co合金保持原始Zr-Co合金单一的立方相结构,且Hf含量变化对合金晶胞体积影响不大;随Hf替代量增加,Zr-Hf-Co合金的放氢平台压升高,100 kPa平衡放氢压力对应的放氢温度显著降低,由Zr-Co合金的673 K降低到Zr0.7Hf0.3Co合金的618 K;热力学计算结果得到Zr-Hf-Co合金的放氢反应焓变ΔH随Hf替代量增加而降低,表明Zr-Hf-Co合金氢化物的稳定性降低,有利于合金在较低温度下放氢;合金的最大吸氢量随Hf替代量增加而略有降低,但吸氢动力学性能变化不明显.     

La0.7Mg0.3Ni3.4-x(Al0.3Co0.4)0.2+x(x=0~0.3)合金电极电化学性能研究

在氩气保护下,采用悬浮熔炼法制备La0.7Mg0.3Ni3.4（Al0.3Co0.7）x（x=0,0.2,0.4,0.6）储氢合金,用X射线衍射仪测试相组成,并用MDI Jade 5.0软件分析相组成和晶胞参数,用开口三电极法测试电极电化学性能。结果表明,合金相主要由LaNi5、LaMg2Ni9、La2Ni7和LaNi2.28相组成,随着合金中Al和Co含量的增加,合金放氢平台压下降,最大吸氢量为1.43%（x=0）,合金电极最大放电容量Cmax为381mA.h.g-1（x=0）,合金电极100个充放循环后的容量保持率S100从53.0%（x=0）增加到57.1%（x=0.3）,循环稳定性增强。当x=0.1时,合金电极的电化学动力学性能较好。     

贮氢合金MmNi_(4.5)Mn_(0.5)电化学行为的研究

含有混合稀土元素Mm的贮氢合金MmNi_(4.5) Mn_(0.5)属CaCu_5型晶体结构.其晶胞参数a_0=4.75?;C_O=3.87?;v=75.63?:氢在此合金上的表观交换电流密度为7.0×10~5A/cm~2;常温常压下,测得其阴极贮氢量为210 mA h/g.提出了运用"阶梯式充电法"对贮氢电极材料进行活化的方法,对保护电极不受损害有一定的效果;给出了MmNi_(4.5)Mn_(0.5)贮氢合金电极在NaOH溶液中的循环伏安图,并据此初步探讨了碱性溶液中该电极上吸收氢的氧化反应机理.     

Zn(BH4)2-LiNH2复合储氢材料的制备及储氢性能

以NaBH4,ZnCl2和LiNH2为原料,机械球磨法制备Zn(BH4)2-LiNH2复合储氢材料.采用X-射线衍射(XRD)、红外光谱(FTIR)、差示扫描量热-热重分析(DSC-TGA)和扫描电镜(SEM)和吸放氢测试装置等方法表征Zn(BH4)2-LiNH2复合储氢材料的物相、键合特征、热稳定性、储氢性能和形貌.结果表明:Zn(BH4)2-LiNH2复合体系在116℃和193℃时分别发生熔化和热分解.随着放氢温度的升高,体系在150℃时放氢气量为0.015 mol/g.而在200℃时,材料的放氢量增加至0.018 mol/g,提高放氢温度对该体系的放氢动力学影响有限.循环吸氢实验发现(BH4)2-LiNH2复合体系在150℃,0.1 MPa H2条件下不能可逆吸氢.     

碱液对AB2型储氢合金活化性能的影响

用KOH碱液处理储氢合金ZrV0.5Mno.5Ni,讨论碱液浓度、温度、浸泡时间对合金活化性能的影响.实验发现储氢合金电极的活化性能随碱液浓度增大、温度升高以及浸泡时间的延长得到改善,主要由于KOH的强腐蚀性使合金表面由富Zr层转化为富Ni层,为氢的吸附离解起到催化作用,总结出最佳KOH处理液的实验参数6mol/L、80℃、浸泡24h,在此条件下合金电极循环两周即达最大放电容量.     

La-Mg-Ni系储氢合金的容量衰减与其组织结构

为了研究AB2型La-Mg-Ni系储氢合金的容量衰减以及循环前后合金的组织结构,采用Sieverts法测试了LaSmMgNi4.1快淬态合金的吸放氢量,用X射线衍射分析（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和高分辨透射电子显微镜（HRTEM）分别测试和观察了循环前后合金的相结构、颗粒形貌以及原子排列。结果表明,合金的吸放氢量随着循环次数增加发生衰减,合金的吸放氢衰减速率与循环阶段有关。合金由不同生长方向、不同尺寸的柱状晶组成,成分基本均匀,主要由(LaSm)MgNi4主相和LaNi5相组成,相组成的组织为晶态。经过吸放氢循环后,合金由大量非晶和少量晶态组成。随着循环次数增加,合金颗粒粉化与蓬松严重。