退火温度对Nb掺杂SrTiO_3薄膜光电化学性能的影响(英文)

研究了Nb掺杂SrTiO3薄膜的光电化学性能及其对储氢合金薄膜的光充电性能。采用射频磁控溅射将SrTiO3薄膜沉积在镍片基体上,在300～600℃退火处理后,采用直流磁控溅射将LaNi3.9Al1.3储氢合金薄膜沉积在镍片基体的背面构成SrTiO/Ni/储氢合金电极。随着Nb掺杂SrTiO薄膜热处理温度的升高,阳极光电流和光充电性能先增大后减小。     

退火温度对Nb掺杂SrTiO3薄膜光电化学性能的影响

研究了Nb掺杂SrTiO3薄膜的光电化学性能及其对储氢合金薄膜的光充电性能。采用射频磁控溅射将SrTiO3薄膜沉积在镍片基体上，在300-600℃退火处理后，采用直流磁控溅射将LaNi3.9Al1．3储氢合金薄膜沉积在镍片基体的背面构成SrTiO3／Ni／储氢合金电极。随着Nb掺杂SrTiO3薄膜热处理温度的升高，阳极光电流和光充电性能先增大后减小。     

锂掺杂对单壁氮化硼纳米管阵列储氢的影响

采用巨正则蒙特卡罗方法,研究了锂掺杂对单壁氮化硼纳米管阵列(SWBNNTA-SingleWalled Boron Nitride Nanotube Array)物理吸附储氢的影响.揭示了锂掺杂是提高SWBNNTA储氢能力的有效手段,并给出了最佳的掺杂方案.计算结果表明,选择最佳的掺杂方案,并合理控制SWBNNTA的结构与尺寸,可使锂掺杂SWBNNTA在常温、中等压强下的物理吸附储氢量达到和超过美国能源部提出的2015年研究目标.     

稀土金属La吸附掺杂BN纳米管储氢性能的第一性原理研究

本文采用基于密度泛函理论的第一性原理方法研究了稀土金属La吸附掺杂对单壁BN纳米管储氢性能的影响.通过分析计算结果得到,稀土金属La可以稳定吸附到BN纳米管上,每个La原子最多可以吸附六个氢气分子,系统的储氢量能达到4.50wt%,平均结合能为0.223eV.根据态密度图分析可知,由于La的5d、6s轨道与BN纳米管中B、N原子的2p轨道发生杂化,使得La原子与其周围的原子发生了电荷转移,带正电的La原子将会极化吸附在其周围的氢气分子,使得更多的氢气分子聚集在其周围.本文的研究对于实验上合成高性能的BN纳米管储氢材料具有一定的指导意义.     

Y2O3对LaMg12型储氢合金电化学性能的影响

采用熔盐覆盖法制备了LaMg12型储氢合金,利用高能球磨对其进行Y2O3的掺杂,采用X射线衍射来分析合金的相结构,利用Land充放电仪测试合金的电化学性能. 结果表明:Y2O3掺杂能改善LaMg12储氢合金的电化学性能,其中球磨20 h对首次放电容量改善最明显,球磨40 h对循环性能影响最大. 综合而言,球磨40 h对合金性能的改善效果最好.     

储氢合金

最近,日本使用了储氢合金.储氢合金在温度下降而加压时就会吸入氢气形成金属氢化物,同时产生热量.相反,在温度升高并减压时,又还原为金属和氢气,同时吸热.属于这类合金的有铁钛系、镧镍系、钛锰系、混合稀土类合金等.     

稀土-镁-镍系超晶格合金结构与储氢性能研究及进展

稀土-镁-镍系超晶格储氢合金由于具有储氢容量高、易活化、大电流放电能力强等优点被认为是具有广阔应用前景的新型碱性二次电池电极材料以及固态储氢材料,受到国内外学者的广泛关注,已成为动力电池和氢能研究领域的热点课题。近年来,针对此类储氢合金有关研究主要是集中在组成控制、结构调控以及性能改善等方面存在的关键难题。本文结合本课题组研究工作,从化学组成、晶体结构、电化学储氢性能以及固态储氢性能等方面对稀土-镁-镍系超晶格合金的研究及进展进行了较为系统的总结和评述,并对其未来的研究和发展方向进行了展望。     

FeCl2掺杂对LiBH4-LiAlH4体系放氢动力学性能的影响

为提高LiBH 4 的放氢动力学性能，研究了LiBH 4 -LiA1H 4 混合金属氢化物体系及FeCl 2 掺杂对其储氢性能的影响，相关因素包括FeCl 2 比例、球磨时间等.研究表明,2 mol% FeCl 2 掺杂的2LiBH 4 -LiAlH 4 样品在450 ℃恒温状态下能放出8.25wt%的氢气，且放氢动力学性能得到显著的改善；在混合氢化物体系中LiAlH 4 和FeCl 2 相互协同，共同作用改善LiBH 4 的储氢性能.     

利用铁酸镍控制二氧化钛结构相变提高其光催化性能研究

分别采用共沉淀法和溶胶-凝胶法制备铁酸镍和二氧化钛纳米粉体,探讨了铁酸镍纳米掺杂对二氧化钛"锐钛矿"→"金红石"的晶体结构转变及其光催化活性的影响.结果表明,铁酸镍的掺杂可抑制二氧化钛由"锐钛矿"到"金红石"的结构相变,显著提高其光催化活性,在最佳掺杂浓度时,其光催化降解曙红的效率可以提高约2倍.     

Li掺杂硼氮纳米管与氢相互作用的密度泛函研究

采用密度泛函广义梯度近似（GGA）方法研究了碱金属锂原子掺杂硼氮纳米管（BNNT（8,0））与氢分子的相互作用．优化得到了稳定的几何结构,Li@BNNT复合结构可以吸附三个氢分子．通过分析态密度分布和结合能,说明这种结构可以作为一种储氢材料．为碱金属掺杂硼氮纳米管储氢性质的研究提供了基础．     

碳纳米管阵列储氢的分子动力学模拟

采用分子动力学方法,模拟了常温和不同压强下,氢在不同管径和管间距的单壁碳纳米管阵列(SWCNTA—S ingle-walled Carbon Nanotube Arrays)中的物理吸附过程.重点研究了压强、管径和管间距对SWCNTA(管内和管间隙)物理吸附储氢的影响.发现氢分子主要储存在SWCNTA的管壁附近,适当地增大管径和管间距可有效增加SWCNTA的物理吸附储氢量,使其在常温下具有较高的储氢能力,并给出了相应的理论解释.计算结果表明,在常温和中等压强下,SWCNTA的物理吸附总储氢量(重量百分比)可达4.2%,从而为同等条件下SWCNTA具有较高储氢能力的实验结果提供了直接的理论支持.     

氢在Q960纯净钢中的扩散

用电化学氢渗透方法研究高强度纯净钢Q960中氢陷阱、氢渗透温度和试样厚度对氢扩散系数的影响. 研究结果表明: Q960纯净钢中的氢陷阱延长氢原子的穿透时间, 同时降低氢在钢中的扩散系数, 而可逆氢陷阱对氢扩散系数的影响大于不可逆氢陷阱; 氢在Q960纯净钢中的表观扩散激活能为26 056 J/mol; 氢在Q960纯净钢中的扩散系数与试样厚度无关.     

涉氢环境中连续/间断腐蚀对X80钢力学性能的影响

This study investigated the susceptibility of X80 pipeline steel to hydrogen embrittlement given different hydrogen pre-charging times and hydrogen charging–releasing–recharging cycles in H₂S environment. The fracture strain of the steel samples decreased with increasing hydrogen pre-charging time; this steel degradation could almost be recovered after diffusible hydrogen was removed when the hydrogen pre-charging time was<8 d. However, unrecoverable degeneration occurred when the hydrogen pre-charging time extended to 16–30 d. Moreover, nanovoid formation meant that the hydrogen damage to the steel under intermittent hydrogen pre-charging–releasing–recharging conditions was more serious than that under continuous hydrogen pre-charging conditions. This study illustrated that the mechanical degradation of steel is inevitable in an H₂S environment even if diffusible hydrogen is removed or visible hydrogen-induced cracking is neglected. Furthermore, the steel samples showed premature fractures and exhibited a hydrogen fatigue effect because the repeated entry and release of diffusible hydrogen promoted the formation of vacancies that aggregated into nanovoids. Our results provide valuable information on the mechanical degradation of steel in an H₂S environment, regarding the change rules of steel mechanical properties under different hydrogen pre-charging times and hydrogen charging–releasing–recharging cycles.     

The mechanism of nucleation of hydrogen blister in metals

The nucleating, growing and cracking of hydrogen blister have been investigated experimentally and theoretically. The results show that atomic hydrogen induces superabundant vacancies in metals. The superabundant vacancies and hydrogen aggregate into a hydrogen-vacancy cluster (microcavity). The hydrogen atoms in the microcavity become hydrogen molecules which can stabilize the cluster. And the hydrogen blister nucleates. With the entry of vacancies and hydrogen atoms, the blister nucleus grows and the pressure in the cavity increases. When the stress induced by hydrogen pressure on the blister is up to the cohesive strength, cracks will initiate from the wall of the blister.     

四种预处理方法对混合菌产氢特性的影响

以木质纤维素水解后的主要单糖D-木糖为底物,研究了酸处理、碱处理、热处理、红外照射处理对取自沼气发酵池的混合菌发酵制氢过程中的产氢量和产氢速率的影响.实验结果表明:四种预处理方法都可以提高产氢量和产氢速率.最佳的热处理条件为100℃,20～50 min.该条件下累计产氢量和最大产氢速率较未处理的混合菌发酵分别提高约30...     

中国氢能产业高质量发展前景

 中国氢能产业在新型冠状病毒肺炎（COVID-19）疫情的影响下遇到了暂时困难,但随着疫情防控形势的好转而迎来新的发展机遇。通过回顾2020年中国各地出台的氢能发展政策,分析得出：政策重点主要集中于交通领域,包括氢燃料电池车技术研发、关键设备制造和加氢站建设等,而轨道交通则是未来氢燃料电池技术的发展重点之一;氢能冶金属于新的氢能产业应用领域,许多冶金企业与氢冶金先进国家进行了示范项目合作,这些示范项目的快速推进将有助于实现中国钢铁行业革命性的绿色化转型;绿氢煤化工、绿氢贸易、民用液氢等也将是氢能产业未来发展的重要方向。建议中国明确国家发展战略、积极拓展氢能技术创新领域,以打造高质量氢能产业为抓手,助推中国能源革命和产业转型升级,并在氢能全球化过程中发挥引领作用。     

高压氢气对金属材料断裂韧性的影响

基于应力诱导氢扩散理论、氢致键合力降低理论和线弹性断裂力学理论,提出了一个描述氢气对金属断裂韧性影响的数学模型,用于定量预测金属在氢气中的断裂韧性.结果表明,当已知金属在低压氢气中的断裂韧性时,利用所提出的模型可以外推出金属在高压氢气中的断裂韧性,从而避免了在高压氢气中测量金属断裂韧性所带来的危险性.同时,利用文献报道的几种金属材料在不同氢气压力下的断裂韧性试验值对模型进行验证发现,所建立的模型对预测金属在氢气中的断裂韧性具有较好的有效性.     

阴极极化条件下X80钢及其焊缝的氢渗透行为

 钢中吸收的氢能导致其机械性能损失。采用电化学氢渗透技术,研究了阴极极化条件下X80管线钢及其焊缝在鹰潭土壤环境中氢渗透行为,并利用光学显微镜观察了实验后的试样形貌。结果表明,阴极极化条件下,氢在X80钢中的扩散行为既取决于阴极极化电位,又与显微组织结构有关。随着阴极极化程度增加,氢在X80管线钢中母材和焊缝的可扩散氢浓度和氢陷阱数逐渐增大,氢致开裂敏感性增加。X80钢焊缝氢致开裂敏感性高于母材。阴极极化程度低于-1000mV(SCE)时,母材和焊缝的析氢反应动力学不同。当阴极极化程度高于-1100mV(SCE)时,焊缝内氢压超过其塑性极限,氢鼓泡破裂。母材中氢浓度持续增加,氢鼓泡继续长大。母材中针状铁素体和珠光体对氢扩散的阻碍作用,大于焊缝热影响区粗大的贝氏体和熔合线先共析铁素体。     

用于堆焊层氢致剥离研究的一种有效方法

本文对电解充氢法用于不锈钢堆焊层氢致剥离研究的试验依据、原理和试验装置作了详尽的叙述，从试验和理论计算两方面与传统方法进行了比较，结果证实，电解充氢可以词地在合线附近建立与高压釜充氢数值相近的氢浓度峰值，可以有效地获得与高压釜充氢相同的氢致剥离裂纹，而且更为方便、经济。     

氢键、氢桥键、氢配位键的关系

讨论了氢桥键、氢键、氢配位键的共同特征，指出了氢键、氢桥键、氢配位键都是氢键，氢桥是氢键作用过程的基本形式，氢键、氢桥键、氢配位键是桥氢受两端基团作用力不同而引起的不同的氢键作用结果．并用氢桥键理论解释了一些物质的结构和性质