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)．     

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.     

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.     

La0.75Mg0.25Ni3.5-xMx(M=Si,Zn;x=0～0.5)储氢合金的相结构与电化学性能

研究Si和Zn元素分别部分替代Ni后合金La0.75Mg0.25Ni3.5-xMx(M=Si,Zn;x=0～0.5)的微观组织及电化学性能.X射线衍射(XRD)结果表明, La0.75Mg0.25Ni3.5-xSix合金由CaCu5型相、Ce2Ni7型相和LaMgNi4型相组成,随着Si含量增加,CaCu5型相明显增加.La0.75Mg0.25Ni3.5-xZnx合金由CaCu5型相、Ce2Ni7型相和LaNi3型相组成.随着Zn的增加,合金中Ce2Ni7型相逐渐减少,CaCu5型相和LaNi3型相则相应增加.电化学实验表明,2种元素的加入均使得合金的高倍率放电性能下降;Si的加入降低了合金最大放电容量和交换电流密度,但活化次数也随之减少,电化学循环稳定性提高.Zn元素的加入,对合金最大放电容量影响较小.     

镁基合金与碳纳米纤维复合储氢材料的制备与性能研究(Ⅰ)--以化学镀Ni碳纳米纤维为前驱物热扩散法合成Mg2Ni-CNFs复合储氢材料

利用金属Mg易热扩散制合金的特性，以化学镀Ni的碳纳米纤维(Ni-CNFs)为前驱物，制备出了Mg-Ni合金与CNFs的复合储氢材料．并测试了其电化学性能，提出了镁基储氢合金与CNFs复合储氢材料的储氢机理．     

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。     

Mg0.9M0.1Ni(M=Cr,Al,Ti,Zr)三元镁基储氢合金的制备及其电化学性能的研究

用机械合金化法成功地合成了Mg1.9M0.1Ni(M=Cr,Al,Ti,Zr),XRD结果表明,球磨80h后,Mg0.9M—Ni和Mg0.9Al0.1Ni合金已经完全非晶化．对此三元合金体系进行了电化学容量及循环寿命测试以及电化学交流阻抗(mS)测试．结果表明用这几种元素替代Mg后,合金电极的循环寿命有了明显的提高,但是其最高放电容易有所降低,抗腐蚀性能增强;该系列合金电极反应的速度控制步骤是由合金电解液界面间的电荷迁移和氢的扩散联合控制的．     

(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...     

C_(1-x)M_x(M=Al,Si,x=0.1～0.3)复合材料的电化学嵌锂特性

用机械球磨法制备的C／Al、C／Si复合材料可作为镀离子电池的负极活性物质．研究结果表明，C_（0．7）Al_（0．3）和C_（0．8）Si_（0．2）（原子比）分别可以放出406mAh／g、和1039mAh／g的容量，远超过了原料碳的容量284mAh／g．经10次充放电循环、C_（0．7），Al_（0．3）放电容量衰退至251mAh／g．经20次充放电循环后C_（0．8）Si_（0．2）放电容量仍保持为749mAh／g．容量衰退主要是复合材料中包嵌入Al和Si部分容量衰退较快所致．     

LiBH4-xFx储氢材料的制备与性能研究

采用机械球磨方法制备不同球磨时间的LiBH4-xFx储氢材料。通过X射线衍射仪和DSC-TG同步热分析仪测试手段,研究LiBH4-xFx储氢材料的放氢温度以及其晶格特征形貌。结合DSC与XRD的测试结果,对于不同球磨时间所制的LiBH4-xFx样品,球磨24h制得的LiBH4-xFx样品放氢温度最低,即放氢主峰温度478℃。并且对于纯LiBH4熔融过程的热分解温度也降低了17℃。这是由于F部分取代LiBH4中H,LiBH4-xFx晶格形成的。     

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.     

纯Ti(BH_4)_3·5NH_3的制备及储氢性能

氨合硼氢化钛是一类放氢温度适宜的高容量储氢材料,但已报道的通过球磨法制备的氨合硼氢化钛通常含有质量分数42%以上的LiCl杂质,降低了体系总含氢量的同时也为氨合硼氢化钛本征放氢性能的表征带来了困难.因此,纯氨合硼氢化钛的制备和性能表征十分必要.本文以钛酸四异丙酯、乙硼烷、四氢呋喃和NH_3为初始原料,通过先制备前驱体Ti(BH_4)_3·2THF,然后再氨化的二步反应首次成功合成纯Ti(BH_4)_3·5NH_3,并对前驱体和氨合硼氢化钛的组成、结构和放氢性能进行系统地研究.结果表明,前驱体Ti(BH_4)_3·2THF属于斜方晶系,Pbcn空间群,且在室温下能稳定存在,是制备氨合硼氢化钛的良好前驱体;纯Ti(BH_4)_3·5NH_3具有良好的放氢性能,于75℃开始放氢,至200℃释放质量分数约10%的氢气.     

Al替代部分Ni对储氢合金La0.63Gd0.2Mg0.17Ni3.0Co0.3微观组织和电化学性能的影响

采用感应熔炼及退火处理制备的稀土-镁-镍系AB3.3型La0.63 Gd0.2 Mg0.17 Ni3.0-x Co0.3 A1x(x=0、0.1、0.2、0.3、0.4)储氢合金,系统研究了Al元素部分替代Ni后对合金的相结构和相组成及电化学性能的影响规律.X射线衍射(XRD)和显微电子探针(EPMA)方法分析结果表明...     

La0.7Mg0.3-xTixNi2.8Co0.3(x=0.03,0.06,0.09,0.12)合金的储氢与电化学性能研究

用高频感应熔炼方法制备了La0.7Mg0.3-xTixNi2.8Co0.3(x=0.03,0.06,0.09,0.12)系列合金,并对其储氢和电化学性能进行测试.结果表明x=0.06时,合金储氢性能最好,气态储氢容量达1.2wt%,放电容量和比容量分别为336 mA.h.g-1,70.0%.     

75%La(Ni_(0.85)Co_(0.15))_(5-x)(Mn_(0.4)Al_(0.3))_x+12.5%Mg_2Ni(x=0,0.3,0.6)合金储氢性能研究

利用高频感应熔炉制备摩尔比率为75%La(Ni0.85Co0.15)5-x(Mn0.4Al0.3)x+12.5%Mg2Ni(x=0,0.3,0.6)合金,测试合金的储氢性能,分析Mn、Al元素组合对合金储氢性能的影响。结果发现,合金均由多相组成,其中主相分别是CaCu5型的LaNi5相和PuNi3型的(La,Mg)Ni3相。随着元素(Mn,Al)含量增大,合金电极的循环稳定性有一定的改善,80次循环放电容量保持率从x=0时的59.1%提高到x=0.6时的74.5%。     

Mg-50wt.%Ti_(1-x)C(x=0.1,0.2,0.3,0.4)合金的贮氢性能研究

采用机械合金化方法制备Mg-50wt.%Ti1-xCx(x=0.1,0.2,0.3,0.4)贮氢合金.x-射线衍射(XRD)分析结果表明,合金主要由Mg、Ti、c以及二元合金相Ti2C0.06和Mg2C3组成,随着球磨时间增加,合金的非晶化程度提高.压强-成分-温度(Pcr)测试结果显示,Mg-50wt.%Ti1-xC(x=0.1,0.2,0.3,0.4)合金的贮氢量分别为2.96、2.95、2.76、2.6wt.%;随着碳含量的增加,样品吸氢量逐渐减少,放氢温度和平台压也随之下降;适当增加球磨时间可降低吸放氢温度.     

La0.7Mg0.3-xCaxNi2.5Co0.5(x=0～0.15)储氢合金的放电容量衰退机理研究

采用感应熔炼结合粉末烧结两步法制备了La_(0.7)Mg_(0.3-x)Ca_xNi_(2.5)Co_(0.5)(x=0～0.15)储氢合金,并对合金的放电容量衰退机理进行了研究.研究结果显示随着Ca含量的增加,合金的相结构没有发生明显变化,只是晶胞参数逐渐增大,即Ca主要替代了超晶格结构AB2结构单元中的Mg,但在AB5结构单元中少量的Ca恰恰对合金的放电容量产生了重要的影响.Ca在AB2和AB5两种结构单元中的存在会降低储氢过程中晶胞内部的膨胀应力,Ca的溶解能够抑制Mg的腐蚀,生成微溶于水的腐蚀产物,并提高了合金表面具有催化活性的Ni含量,改善了合金的循环寿命.较高的Ca含量会严重破坏合金的相结构,生成过量的腐蚀产物因不能完全溶于水而在合金表面形成包覆层,阻碍了电极反应,造成合金循环过程中放电容量的急剧下降.     

Mg2FeH6储氢材料的反应机械合金化合成及其放氢性能

以Mg和Fe元素粉末为原料,在双行星式球磨机的氢气气氛中反应球磨,合成Mg2FeH6储氢材料.探讨分别采用Mg和Fe原料配比为化学计量(2-1)和非化学计量(3-1)直接反应球磨,以及采用将Mg和Fe混合粉末在氩气气氛中预磨20 h后再通氢反应等球磨方式.研究结果表明Mg和Fe以非化学计量比(3-1)在氢气气氛中直接球磨所得样品,Mg2FeH6的合成产率最高,达到83.7%;DSC和TGA测试显示样品实际放氢量为2.91%,Mg和Fe以化学计量比(2-1)直接反应球磨得到的Mg2FeH6具有最低的起始放氢温度204.4 ℃.     

储氢合金LaNi(4.2+5x)Mn0.4Al0.4Zrx的微观组织及电化学性能研究

研究了x(Zr)及热处理工艺对LaNi(4.2+5x)Mn0.4Al0.4Zrx储氢合金微观组织与电化学性能的影响.结果表明:添加Zr元素后该储氢合金中均出现Zr(Ni,Al,Mn)5第二相,并且第二相的含量随x的增大而增多.当x=0.4时,经热处理后合金中的第二相沿主相晶界呈网状分布,而且其韧性很好.由于第二相对主相起到了防腐蚀保护作用,并降低了充放电过程中晶格畸变引起的合金粉化的速度,从而使循环稳定性显著提高,但由于第二相不是吸氢相,对电化学容量没有贡献,因此它的出现使合金的放电容量降低.     

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.