Electrochemical and Hydrogen Absorption/Desorption Properties of Nanocrystalline Mg2Ni-type Alloys Prepared by Melt Spinning

从晶体结构、吸放氢性能和抗粉化性能的角度研究了La1-xYxNi5-yAly (x=0.6,0.7;y=0.1,0.2)金属氢化物合金用于高气压氢压缩机的可行性.XRD分析表明,合金都为CaCu5型六方结构,晶胞体积随着Y含量的增加而减小,随着Al含量的增加而变大.采用恒温体积法在20、30和40℃的实验条件下,对合金的吸放氢PCT曲线和吸氢动力学曲线进行了测定.结果表明,Y和Al能够有效地调节合金的吸放氢平台压,其中Y使合金的平台压升高,Al使合金的平台压降低,两种元素对LaNis基合金的其它储氢性能没有明显的负面影响.分析表明,这些合金能够以“合金对”的形式应用于双级金属氢化物压缩机中,将室温下的2 MPa的低压氢增压为35～40 MPa的高压氢,放氢温度为135～155℃.     

La1-xYxNi5-yAly合金的储氢性能研究（英文）

从晶体结构、吸放氢性能和抗粉化性能的角度研究了La1-xYxNi5-yAly(x=0.6,0.7;y=0.1,0.2)金属氢化物合金用于高气压氢压缩机的可行性。XRD分析表明,合金都为CaCu5型六方结构,晶胞体积随着Y含量的增加而减小,随着Al含量的增加而变大。采用恒温体积法在20、30和40℃的实验条件下,对合金的吸放氢PCT曲线和吸氢动力学曲线进行了测定。结果表明,Y和Al能够有效地调节合金的吸放氢平台压,其中Y使合金的平台压升高,Al使合金的平台压降低,两种元素对LaNi5基合金的其它储氢性能没有明显的负面影响。分析表明,这些合金能够以"合金对"的形式应用于双级金属氢化物压缩机中,将室温下的2MPa的低压氢增压为35～40MPa的高压氢,放氢温度为135～155℃。     

La1-xYxNi4.8Al0.2合金的储氢性能研究

本文系统地研究了Y元素对La1-xYxNi4.8Al0.2 (x=0.6,0.7,0.8)储氢合金的晶体结构、吸放氢热力学、动力学和抗粉化性能的影响.研究结果表明,合金为CaCu5型六方结构,随着Y含量的增加,晶格参数a和晶胞体积v减小,而c几乎不变,c/a线性增大.随着Y含量的增加,合金吸放氢平台压显著升高;吸氢量略有减少;吸放氢平台斜率变小;滞后系数先减小后略增大,并与XRD(111)峰的半高宽FWHM值的变化有着很好的对应关系;抗粉化性能略有提高.当Y含量x=0.7时,合金的吸放氢动力学综合性能最好.     

Al效应对LaNi5-xAlx系合金贮氢性能的影响

测定了LaNi5-xAlx(x=0，0．1，0．2，0．3)系合金在吸放氢过程中的贮氢性能。结果表明，贮氢容量随合金中Al含量的增加而降低，平台压力和热力学焓变和熵变随合金中Al含量的增加而降低，合金形成氢化物的稳定性增强；LaNi5-xAlx系合金在吸放氢过程中的平台压力存在一定的差异，即滞后现象，滞后系数随合金中Al含量的增加而降低，这是LaNi5-xAlx系的晶胞体积随合金中Al含量的增加而增加的必然结果;LaNi5-xAlx系合金的吸放氢动力学参数也与合金中的Al含量有关，活化能随Al含量的增加而降低，但活化能不存在数量级的差异。     

LaNixMn0.26Aly合金的吸放氢性能研究

对LaNixMn0.26Aly合金的储氢性能进行了研究。结果表明,与LaNi4.61Mn0.26Al0.13合金相比,LaNi4.5Mn0.26Al0.13合金的晶格常数和晶胞体积均变大,吸氢平台压力略有降低,放氢平台压力基本不变,滞后因子有所改善,储氢容量略有减少,氢化物生成焓绝对值变大,氢化物稳定性增加;对于LaNi4.4Mn0.26Al0.34合金,Al替代部分Ni使合金的晶格常数和晶胞体积变大,吸放氢平台压力明显降低,滞后因子明显改善,吸氢动力学性能显著提高,氢化物生成焓绝对值变大,氢化物更加稳定,但储氢容量有所减少。     

Mo含量对(VFe)48Ti26Cr26-xMox(0≤x≤5)合金吸放氢性能的影响

系统研究了(VFe)48Ti26Cr26-xMox(0≤x≤5)合金吸放氢性能及微观组织结构.XRD及PCT测试结果表明,随着Mo含量增加,合金的晶格常数增大,放氢平台压升高,吸放氢量在Mo含量0≤x≤2范围内不出现显著变化,且有效放氢量(质量分数)均能保持在2％以上.当Mo含量为1 at％时,合金吸放氢量均达到最大值,吸氢量为3.59％,放氢量为2.08％,室温下的放氢平台压为0.337 MPa.SEM与EDS分析表明,不同Mo含量的合金均由bcc主相、Laves相及稀土氧化物相组成,且Mo主要存在于合金的bcc主相中,而在Laves相中分布相对较少.     

（Ti0.1V0.9）100-xFex（x=0～6）储氢合金的微观结构及储氢特性

研究了（Ti0.1V0.9）100-xFex（x=0～6）合金的微观结构及其吸放氢特性。微结构分析表明，合金均由单一的体心立方（bcc）结构的钒基固溶体相组成；合金的点阵常数随着Fe含量的增加呈线性递减，晶胞体积也随之逐渐降低。储氢性能测试表明，所有合金的动力学性能均比较好，在10℃和4MPa初始氢压条件下，合金无需氢化孕育期就能吸氢。随着Fe含量从x=0增加至x=6，合金的活化性能得到改善；10℃最大吸氢量从509．5ml／g逐渐降至424．8ml／g；50℃有效放氢量先升后降，并在x=4时达到最高值255．6ml／g。在所研究的合金中，Ti9.6V86.4Fe4合金具有最佳综合性能，经2次吸放氢循环即可活化，10℃最大吸氢量为494．5ml／g，50℃有效放氢量达到255．6ml／g。     

Ni添加对Mg17Al12合金吸放氢性能的影响

通过PCT测试及XRD分析研究了添加10%(质量分数,下同)Ni并球磨对Mg17Al12合金吸放氢性能及结构的影响.10%Ni的添加改善了Mg17Al12合金的吸放氢性能.合金在423 K下即可快速吸氢,在523 K下表现最优的吸放氢性能并具有优异的动力学性能,在15 min内吸氢量可以达到2.93%(质量分数,下同),饱和吸氢量达到4.20%.合金在523 K下放氢平台压达到0.3 MPa,放氢量为3.45%.合金氢化物的生成焓和生成熵分别为-68.37 kJ·mol-1H2、-121.42 J.(mol-1·K-1).在Mg17Al12合金添加10%Ni球磨1 h后,主相仍然为Mg17Al12相并有少量的Al-Ni金属间化合物相,吸氢饱和后合金的相组成为MgH2、Al以及Al-Ni金属间化合物,放氢后主相为Mg17Al12相,表明Mg17Al12相在吸放氢过程中的相变是可逆的.     

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。     

TiV0.8-xCr1.2Alx合金的结构与贮氢性能

研究了Al对TiV0.8-xCr1.2Alx(x=0、0.05、0.1、0.15、0.2)合金的结构与贮氢性能的影响.XRD、PCT等测试研究表明:TiV0.8-xCr1.2Alx合金均为单相bcc结构,铸态时主相为树枝状晶组织;随着Al含量由0增加到6.67 at%,合金的晶格常数变大,吸氢量和放氢量减小,氢化物标准生成焓变与生成熵变增大.放氢的平台压随着Al含量的增加而线性增大.TiV0.75Cr1.2Al0.05合金最大吸氢量达3.887%(质量分数),有效吸氢量达2.288%.     

Ti_(0.7)Zr_(0.3)(Cr_(1-x)V_x)_2合金的结构和贮氢性能

采用XRD和SEM分析了Ti0.7Zr0.3(Cr1-xVx)2(x=0.1,0.2,0.3,0.4)合金的相组成、晶体结构和元素成分;采用Sieverts装置、差热和热重分析仪(DTA-TG)测量了合金的活化性能、吸放氢P-C-T曲线、热力学参数及高温放氢特征.结果表明,合金为多相组织,存在C36(P63/mmc)和C15(Fd3m)2种Laves相和几种晶格常数近似的钒基bcc固溶体相.当V含量较低时,合金主要由C36型Laves相和少量bcc固溶体相组成.随着V含量增加,C36型转变为C15型Laves相,其中第3种(C层)堆垛存在几率增加,而且合金中bcc固溶体相含量增加.合金在2 MPa氢压和常温下能迅速活化;表面氧化后,x=0.1和0.2合金仍表现出优异的活化性能.随着V含量增加,合金的贮氢量增加、平台压力减小.合金氢化的相对偏摩尔焓变(ΔH)和熵变(ΔS)的变化范围为-7~-28 kJ/mol和-35~-95 J/(mol·K).DTA-TG分析表明,合金氢化物分解主要出现在500~600 K温度区间,并呈现对应不同类型氢化物的2个分解温度,加热到800 K时合金中稳定的氢化物完全分解.     

稀土系非化学计量比La(NiMMn)5.6合金的储氢性能

借助X-ray及吸放氢性能测试装置研究了不同处理条件及元素替代对非化学计量比La(NiMMn)5.6合金(M=Sn,Al,Cu)的结构、活化性能、吸氢容量和平台压力等性能的影响,测试了不同温度下合金的PCT曲线。结果表明,无论退火处理、快速凝固、以及Sn,Cu,Al元素取代,合金都出现点阵常数a缩短,c伸长,单胞体积增大。与常规熔铸相比,退火处理和快速凝固均提高了合金的活化性能,且都大大提高了合金的贮氢性能和降低平台压,但快速凝固吸氢量有所降低;快速凝固 低温退火合金的吸氢量最大。分别以Sn,Cu,Al取代Ni,元素替代的La(NiMMn)5.6合金都降低了合金的平台压,平台压降低的顺序按Sn>Al>Cu而减少,且都大大减小了滞后。     

V-Fe二元合金的吸放氢特性

Fe的添加,提高了金属钒的活化性能和放氢平台压力,降低吸放氢容量.Fe含量<1%(原子分数,下同),对二氢化物并无明显影响,Fe含量>1%,二氢化物平台压明显升高,容量明显下降,氢化物的生成焓明显降低;Fe的添加对一氢化物并无明显的影响.随着Fe含量的增加,合金的晶格常数和晶胞体积呈线性趋势降低.     

TiMn_(1.5-x)Cr_x合金的贮氢性能研究

在40℃及初始氢气压力为4MPa条件下,测定了TiMn_(1.5-x)Cr_x合金的首次吸氢动力学曲线,并在19℃测定了TiMn_(1.5-x)Cr_x-H体系的放氢压力-组成等温线。结果表明,用Cr取代TiMn_(1.5)合金中部分Mn时,缩短孕育期,提高吸氢速率,增加吸氢量,放氢量也有一定增加,改善了合金贮氢性能.     

V40-Fe8-Ti-Cr(Ti/Cr=0.95~1.20)合金的结构与吸放氢特性

研究了V40-Fe8-Ti-Cr(Ti/Cr=0.95～1.20) 四元合金的结构及吸放氢性能.结果表明:不同Ti/Cr比的合金均为bcc单相结构,随着Ti/Cr比的降低,合金的晶格常数降低,平台压升高,吸氢量降低,放氢量先增加后降低;当Ti/Cr为1时,得到合金V40Ti26Cr26Fe8在298 K下具有最大的放氢量2.4%(质量分数),平台压为0.24 MPa.通过计算得到V40Ti26Cr26Fe8的焓变ΔH和熵变ΔS分别为-39.6 kJ·mol-1H和-140.3 J·mol-1·K-1,在423 K下的放氢平台压力可达27.5 MPa.     

Zr含量对（Ti-Cr）45-xV55Zrx（x=1～7）合金微结构及储氢性能的影响

系统研究了Zr含量对（Ti-Cr）45-xV55Zrx（x=1，3，5，7；Ti／Cr=0．7～0．75）合金微结构及储氢性能的影响。XRD及SEM分析表明，当Zr含量x=1时，合金由体心立方（bcc）结构的钒基固溶体主相和微量α-Zr第二相组成；当Zr含量增至x=3～7时，合金由bcc钒基固溶体主相和α-ZrCr2第二相组成。储氢性能测试表明，随着Zr含量的增加，合金的活化性能得到改善：室温最大吸氢量和80℃有效放氢容量均先增后降，并在x=5时达到最高值：P．C-T曲线滞后减小，平台倾斜度增大。在所研究的合金中，（Ti-Cr）40V55Zr5合金的综合性能最佳，经2次吸放氢循环就活化，室温最大吸氢量可达403ml／g，80℃有效放氢容量达到230ml／g。     

Mo含量对（VFe）48Ti26Cr26-xMox（0≤x≤5）合金吸放氢性能的影响

系统研究了（VFe）₄₈Ti₂₆Cr_26-xMo_x（0≤x≤5）合金吸放氢性能及微观组织结构。XRD及PCT测试结果表明,随着Mo含量增加,合金的晶格常数增大,放氢平台压升高,吸放氢量在Mo含量0≤x≤2范围内不出现显著变化,且有效放氢量（质量分数）均能保持在2%以上。当Mo含量为1at%时,合金吸放氢量均达到最大值,吸氢量为3.59%,放氢量为2.08%,室温下的放氢平台压为0.337MPa。SEM与EDS分析表明,不同Mo含量的合金均由bcc主相、Laves相及稀土氧化物相组成,且Mo主要存在于合金的bcc主相中,而在Laves相中分布相对较少。     

LaNi_xAl_y合金吸氢性能的研究

本文借助X射线衍射法确定了La-Ni-Al三元体系中以LaNi_5为基的固溶体范围。800℃时其范围为:Al<12.2wt-％, 31wt-％相似文献   

LaFe11.6Si1.4吸氢动力学及其氢化物稳定性研究

采用P-C-T测试仪研究了磁致冷材料LaFe_(11.6)Si_(1.4)合金在不同温度下的吸氢动力学性能,发现在30～80℃范围内,温度升高有利于LaFe_(11.6)Si_(1.4)氢化物的形成.LaFe_(11.6)Si_(1.4)合金氢化物在不同温度下的放氢P-C-T曲线表明:压力变化在0～4 MPa内,没有出现放氢平台,随着压力降低,合金中含氢量逐渐降低.采用热分析方法研究温度变化后合金氢化物的热稳定性,TG曲线表明:温度升高,合金中的氢逐渐放出.在室温至60℃以内,放氢量较少,超过60℃后,温度升高放氢量加大.作者提出可以通过升温或降压的手段有效调节合金中的氢含量,进而调控合金居里温度的思路.     

Ti17Cr23V55-xZr5Fex（x=11～16）合金的相结构及储氢特性

系统研究了Ti17Cr23V55-xZr5Fex（x=11～16）合金的相结构以及储氢特性。XRD及SEM分析表明，所有合金的主相均为体心立方（bcc）结构的钒基固溶体，并含有σ-FeCr和Cr2Zr等第二相；随着Fe含量的增加，合金中的bcc主相含量和晶胞体积逐渐降低，σ-FeCr相含量逐渐增多，而Cr2Zr相含量几乎恒定。储氢性能测试表明，该系列合金的活化性能和动力学性能都很好，在20℃和4MPa初始氢压条件下首次吸氢即可活化，并且无需氢化孕育期就能快速吸氢。当Fe含量从x=11增加至x=16时，合金的室温最大吸氢量从268ml／g逐渐降低至25lml／g，80℃有效放氢量从153ml／g逐渐降低至137ml／g。研究表明，为了改善合金的有效储氢能力，必须消除合金中不吸氢的σ-FeCr相或者抑制σ-FeCr相的生成。