贮氢合金的开发与研究进展

贮氢合金是近年来开发的一类新型高性能材料。本文介绍了贮氢合金的开发和研究的最新进展,论述了它在氢的提纯、热泵、空调、压缩机和镍—氢化物电池等高技术领域中的应用前景。     

贮氢合金的晶体结构与性能研究

研究了不同种类的贮氢合金的晶体结构与贮氢性能之间的相互关系，发现具有产用价值的贮氢合金必须满足一定的结构要求，其贮氢性能与金属原子的半径比，电子层结构以及它们与氢的亲合力有密切关系。     

国内外镍—金属氢化物电池的研究

介绍了镍－金属氢化物电池与镉－镍电池相比所具有的优点以及国内外在该领域的开发情况，重点介绍了作为其阴极的贮氢材料的研制情况。     

氢化物电极失效原因探讨

采用Ｘ射线光电子能谱、扫描电镜、透射电镜及ＢＥＴ法测定比表面积，观察了两种不同组分贮氢合金电极（ＬａＭｍＮｉＣｏＭｎ和ＭｍＮｉＣｏＭｎＡｌ）在充放电过程中组成合金的元素、形貌及比表面积的变化，提出了贮氢合金电极失效原因及其历程。     

二元系过渡金属贮氢合金材料的形成规律

利用模式识别的偏最小二乘法对过渡金属二元合金氢化物的形成和贮氢性能进行分析，结果表明：利用化学健参数－模式识别方法可以建立过渡金属二元合金贮氢材料形成的数学模型，是贮氢材料设计的一种用方法。     

非化学计量比贮氢合金及其电极特性

对贮氢合金MlNi3.55 xCp0.75Al0.3Mn0.4(0≤x≤0．6)的结构、组织、电化学性能和P—C—T特性进行了研究。结果表明，除了x=0．6的合金外，随着x的增大合金的点阵常数α值减小、c值增大，c／α值和单胞体积也随之增大，而x=0．6时合金体积反而减小。同时随着x的增大，合金中Ni并没有出现明显偏析，而是促进了B侧其它合金元素尤其是Mn和Al的偏析。x的增大，放电容量降低，充放电循环稳定性只略有下降，但活化性能却明显改善，P—C—T曲线平台压升高。     

快淬对贮氢合金组织和电化学性能的影响

通过XRD、TEM、DTA分析和电化学实验 ,研究了快淬对贮氢合金组织和电化学性能的影响。研究表明 ,成分均匀性改善和单胞体积减小是影响快淬贮氢合金电化学性能的主要因素 ,其中 ,前者使充放电循环稳定性提高 ,后者使放电容量降低。在本研究中 ,快淬速度为 10m/s时 ,合金成分的均匀性已较铸态有明显改善 ,更高的快淬速度并不能使成分的均匀性进一步大幅度提高 ,反而使单胞体积减小 ,因此 ,快淬速度为 10m/s时 ,快淬合金的综合电化学性能最佳。     

贮氢合金及其在交通运输上的应用

在简要介绍有关贮氢合金及镍－氢化物电池概念的基础上,重点结合贮氢材料在交通运输领域的应用情况和相关贮氢材料和研究,讨论了镍－金属氢化物二次电池作为静态电源和船舶动力电源、船用柴油机掺氢燃烧减少排放污染、潜艇氢化物薄膜吸氢剂与氢传感器、燃料电池动力电源等。提出了加强氢能技术的研究,促进贮氢材料在交通运输、尤其是航运与船舶动力装置中应用的一些看法。     

贮氢合金的开发与应用

介绍了金属氢化反应及贮氢合金设计的基本原理，对贮氢合金的基本类型、应用状况及发展趋势进行了较全面的评述。目前已开发研究的贮氢合金品种类型虽然众多，但成熟的主要还是AB5型稀土合金。钒基固溶体合金因贮氢容量大，镁基合金固重量轻、价格低等优点在贮氢合金的开发中具有很大的潜力。贮氢合金应用领域广阔，但在很多领域的应用仍然处于试验开发阶段，只是在镍—氢化物二次电池中获得了产业化，因此贮氢合金的应用及其相关技术还有待进一步开发研究。     

贮氢合金中缺陷的研究

用正电子湮没技术（PAT）对贮氢合金MLNi3.8Co0.5Mn0.4Al0.3及其掺Li合金进行了研究。结果表明，掺杂Li合金的空位缺陷增多，并导致贮氢性能改善，这对镍－氢电池有重要意义。     

非化学计量比贮氢合金及其电极特性

对贮氢合金MlNi3.55+xCo0.75Al0.3Mn0.4(0≤x≤0.6)的结构、组织、电化学性能和P-C-T特性进行了研究.结果表明,除了x=0.6的合金外,随着x的增大合金的点阵常数a值减小、c值增大,c/a值和单胞体积也随之增大,而x=0.6时合金体积反而减小.同时随着x的增大,合金中Ni并没有出现明显偏析,而是促进了B侧其它合金元素尤其是Mn和Al的偏析.x的增大,放电容量降低,充放电循环稳定性只略有下降,但活化性能却明显改善,P-C-T曲线平台压升高.     

ZrCr0.6Fe1.2M0.2贮氢性能的研究

ＺｒＣｒ０．６Ｆｅ１．４是一种性能优良的贮氢条件,以其为母合金,通过对不同取代Ｍ制备的ＺｒＣｒ０．６Ｆｅ１．４贮氢合金氢平台压力,平台斜率及其贮氢过程热力学的研究,比较了不同取代元素对母合金贮氢性能的影响。     

金属氢化物-镍蓄电池低温性能的研究

试验采用不同贮氢合金粉、电解液以及采用不同负极加工工艺等方法制作成密封MH—Ni电池，并通过对其在-25℃和-40℃温度下放电容量进行检测，研究了影响MH—Ni电池低温放电的因素，分析并讨论了提高MH—Ni电池低温性能的途径和方法．     

Pr元素对La-Nd-Mg-Ni系贮氢合金相结构和电化学性能的影响

为了研究Pr元素对La-Nd-Mg-Ni系贮氢合金相结构和电化学性能的影响,采用感应熔炼法制备了La0.20Nd0.60 Pr Mg0.20Ni3.20Co0.20Al0.20(=0,0.10,0.20,0.30,0.40)合金。XRD分析表明,合金的主相为CaCu5型的LaNi5相和Ce2Ni7型的La2Ni7相。随着的增大,两相的晶胞体积均增大,并且La2Ni7相的含量显著增加。P-C-T曲线表明,随着Pr含量的增加,合金氢化物的稳定性增强。电化学测试结果显示,随着Pr含量的增加,合金电极的高倍率放电性能、低温放电性能和循环稳定性均先提高后降低,其中100周循环容量保持率从76.7%(=0)增加到88.7%(=0.30),然后又降低到82.3%(=0.40)。     

Al对MLNi3.85—xMn0.4Co0.75Alx合金贮氢特性的影响

采用富Ｌａ混合稀土金属（ＭＬ）对ＭＬＮｉｃ３．８５－ｘＭｎ０．４Ｃｏ０．７５Ａｌｘ（ｘ＝０．１～０．５）五元贮氢合金吸放氢性能进行了测试，并计算出其热力学参数，结果发现Ａｌ含量增加，贮氢量下降，添加Ａｌ分解压降低，有利贮氢。