ScMn2合金贮氢（氘）性能

利用XRD研究了ScMn2合金及其氢(氘)化物的晶体结构;利用Sieverts装置测量了合金的吸氢活化性能、P-C-T曲线及吸氢动力学曲线;利用热重-差热分析仪(TG-DSC)研究了ScMn2H3.6钝化后的放氢动力学.结果表明,ScMn2的氢(氘)化物保持了母合金C14型Laves相结构,吸氢造成的晶胞体积膨胀约为25%;ScMn2在室温常压下能与H(D)迅速发生反应,具有优异的活化性能;100 kPa.,298 K时,1 mol ScMn2合金的贮氢量和贮氘量分别约为3.7和3.6 mol;ScMn2具有较低的吸、放氢滞后临界温度,优异的平台特征以及较低的平台压,适于H及其同位素贮存.与室温平台压对应的合金氢化物的△H和△S分别为-45 kJ/mol和80 J/(K·m01);ScMn2在113 kPa初始H2(D2)压强下吸氢(氘)动力学可用JMA模型描述,反应级数为0.4,吸氢和吸氘的表观活化能分别为(16士0.3)和(19土1.7)kJ/mol,此活化能的差异使ScMn2有可能用于H同位素分离;钝化后的合金氢化物在639 K时能完全放氢,放氢的表观活化能为(144±14)kJ/moI.     

PdY8．5Ru0．19合金吸放氢氘特性

在25℃～100℃的温度范围内,测定了PdY8.5Ru0.19合金吸放氢、氘的P-C-T曲线.与纯钯相比,合金的P-C-T曲线坪区变窄,坪压降低,有显著的同位素效应,但迟滞效应较小.合金吸放氢氘的P-C-T曲线可拟合成p=A(er/B-1)形式.吸氘热焓为-13.9 kJ/mol·D2,熵变为-9.4 J/mol K·D2.进行了25℃下合金吸氢、氘速率的测量,合金吸氢、氘速率常数分别为KH=2.39×10-4 mol·s-1,KD=1.16×10-4 mol·s-1.而且合金的氢化过程用渐进转化模型描述.     

吸铸对钛钒铬基合金结构和贮氢性能的影响

研究了吸铸对钛钒铬基合金结构和贮氢性能的影响。结果表明：吸铸有利于钛钒铬基合金单一BCC结构固溶体相的形成，使合金相的点阵常数略有减小；吸铸使钛钒铬基合金的放氢压力平台的斜率因子Sf降低，平台压力略有降低，活化性能变差，还使合金吸氢量和放氢量均有提高；随着Cr含量的增加，合金放氢的平台压力逐渐升高，放氢量提高。     

Zr_(1-x)Nb_xCo(x=0～0.2)合金吸放氢及抗歧化性能研究

采用真空电弧熔炼法制备了Zr_(1-x)Nb_xCo (x=0,0.05,0.1,0.15,0.2)合金,研究了Nb掺杂对ZrCo合金相组成、吸放氢及抗歧化性能的影响。XRD结果表明:Zr_(1-x)NbxCo (x=0～0.2)合金主相为ZrCo相,含有少量ZrCo_2杂相;氢化物为ZrCoH_3相。Nb掺杂有利于ZrCo合金吸放氢性能的提高:ZrCo吸氢反应活化时间为7690 s,Zr_(0.8)Nb_(0.2)Co缩短至380s;ZrCo吸氢反应表观活化能力44.88 kJ·mol~(-1) H_2,Zr_(0.8)Nb_(0.2)Co降低至32.73 kJ·mol~(-1) H_2;10 K/min升温速度下,ZrCo-H系统放氢温度为597.15 K,Zr_(0.8)Nb_(0.2)Co-H系统降低至541.36 K;ZrCo-H系统放氢反应表观活化能为100.55 kJ·mol~(-1) H_2,Zr_(0.8)Nb_(0.2)Co-H系统降低至84.58 kJ·mol~(-1) H_2。放氢模式下798 K保温10 h ZrCo歧化83.68%,Zr_(0.8)Nb_(0.2)Co仅歧化8.71%;Nb掺杂降低合金氢化物8e间隙氢原子数量,减小岐化反应驱动力,提高合金抗歧化性能。     

碳对TiMn1.25CF0.25合金储氢行为的影响

研究了碳对TiMn1.5Cr0.25合金的活化与吸放氢性能的影响.碳的添加改善了合金的活化性能.俄歇电子能谱深度剖析结果表明,碳的添加没有抑制合金表面氧化层的形成,但导致了合金表面的Mn/Ti比率接近于合金的基体成分,这可能是合金活化性能改善的原因之一.PCT测试结果表明,随着合金中碳含量的增加,合金的吸放氢平台压力上升,同时吸氢量有所下降,这是由于碳的添加导致合金晶格参数减小以及合金中TiC相形成所致.随着合金中碳含量的增加,TiM1.25Cr0.25合金的吸放氢循环衰减减少.     

Deuterium Storage of Ti39Zr38Ni17Pd6 Icosahedral Quasi- crystal

Ti-Zr-Ni基二十面体准晶是一类特殊的储氢材料,在氢能和核聚变能领域具有较强应用前景。采用XRD、TEM、XPS技术和气固反应系统研究了Ti39Zr38Ni17Pd6二十面体准晶的储氘性能。该合金室温下的饱和吸氘浓度接近 11 mmol·D2/g·M (D2指氘分子,M指金属),超过Zr2Fe和ZrCo 2种合金。在吸放氘循环过程中,没有发现该合金发生相转变。饱和吸氘使得准晶格膨胀了6.37%,并使得Ti与Zr的结合能上升0.2和0.6 eV,反映出氢原子在这种材料中的占位更靠近这2种金属原子。放氘结果显示该合金具有可能较低的坪台压力,350 ℃左右低于1 kPa,这意味着氘原子在该合金中比在ZrCo合金中具有更高的稳定性。以上结果表明,这种准晶有可能替代Zr2Fe和ZrCo合金而在核聚变能领域得到应用。     

钛钒铬基合金的贮氢性能研究

钛钒铬基贮氢合金贮氢量大，吸放氢条件温和，是国内外贮氢材料研究的热点之一。为此研究了钛钒铬基合金中V、Cr含量对贮氢性能的影响，结果表明：随着金属元素V含量的增加，合金的放氢平台压力略有降低和吸放氢量略有增大。而随着金属元素Cr含量的增加，合金的放氢平台压力升高，放氢量则明显提高。随着放氢温度提高放氢的平台压力升高，放氢量则增大。     

吸、放氢循环对V及V0.9Cr0.1合金储氢性能的影响

通过添加少量LaNi5对V以及V0.9Cr0.1合金进行有控制的机械合金化处理,改善了材料的活化性能.吸、放氢循环测试表明,吸、放氢循环超过100次并脱氢后,V和V0.9Cr0.1合金仍然保持单一bcc结构.随着吸、放氢循环的进行,V的吸、放氢平台压力不断增加,相同压力下吸氢量减小,且吸氢动力学有所下降.这与吸、放氢过程中晶格应变的降低和晶胞体积的减小有关.SEM观察表明,随着吸、放氢循环次数的增加,材料表面和内部形成大量的深裂纹,这对提高放氢平台压力和改善放氢动力学有促进作用.吸、放氢循环过程中,V比V0.9Cr0.1合金放氢容量衰减更快的原因是:吸、放氢循环前、后V的晶格应变降低和晶胞体积下降程度均比V0.9Cr0.1合金的要大,导致吸、放氢循环后V的吸氢量下降更大.     

非化学计量La(NiMn)_(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处理条件对非化学计量La(NiMn)5.6合金的结构、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(298～333 K)下合金吸放氢性能的PCT曲线。结果表明,无论退火处理还是快速凝固,合金的点阵常数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。都使平台压力降低,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,在298 K、3.3 MPa下,PCT的最大吸氢原子比(H/M)为1.24。     

TiMn0.85Cr0.35V0.3合金的活化和吸放氢性能

讨论了TiMn0.85Cr0.35V0.3合金的活化性能和吸放氢性能。活化性能的结果表明：合金表面氧化层的形成是影响合金活化的重要因素。空气中暴露30d的TiMn0.85Cr0.35V0.3合金粉,在P=1MPa,r=293K下,经几次活化循环后即可基本完全活化。PCT结果表明：退火处理可明显改善该合金的储氢性能。在1223K下退火6h的该合金在273K时的有效放氢量Ce、吸氢平台压力Pa和放氢平台压力Pd分别为1．55％(质量分数)、0．141MPa和0．112MPa。符合作为燃料电池供氢源的应用要求。     

ZrCo/Ti储氚复合膜的制备及性能研究

本文利用磁控溅射成功制备了Ti/ZrCo/Ti、ZrCo/Ti/ZrCo/Ti多层复合薄膜,研究了复合薄膜的微观结构与贮氢性能,深入探讨了所制备复合膜作为氘氚中子发生器氚靶部件的应用可能性。结果表明,所制备的多层复合薄膜是由ZrCo相和Ti相组成,各膜层间的界面清晰可辨。相比ZrCo 等单层薄膜,夹层Ti的引入不仅显著提升了复合薄膜的吸氢量,还使薄膜氢化物的具有较高的稳定性。更可喜的是所制备ZrCo/Ti储氚复合膜未发生明显歧化反应。本工作所构建的ZrCo、Ti相互交替的多层复合膜结构,拓展了ZrCo合金的应用领域,可为高容量、高热稳定性新型复合膜氚靶材料的设计开发提供了重要参考。     

Hydrogen storage properties of Zr1-xTixCo intermetallic compound

The intermetallic compound Zr1-xTixCo was prepared and its suitability for hydrogen storage was investigated.The alloys obtained by magnetic levitation melting with the composition of Zr1-xTixCo (x=0, 0.1, 0.2 and 0.3, at.%) show single cubic phase by X-ray diffraction.A single sloping plateau was observed on each isothermal, and pressure-composition-temperature (PCT) measurement results show that the equilibrium hydrogen desorption pressure of Zr1-xTixCo alloy increases with increasing Ti content.The desorption temperatures for supplying 100 kPa hydrogen are about 665, 642, 621 and 614 K for ZrCo, Zr0.9Ti0.1Co, Zr0.8Ti0.2Co and Zr0.7Ti0.3Co alloy, respectively.Repeated hydrogen absorption and desorption cycles do not generate separated ZrCo, TiCo and ZrH2 phases, indicating that alloys have good thermal and hydrogen stabilization.     

W-Fe-Ni合金中的氘滞留行为

采用气相驱动渗透系统和热脱附试验平台研究了W-Fe-Ni合金中氘的输运行为,获得了氘在合金中的渗透率、扩散系数、溶解度、扩散激活能等参数,进行了合金热充氘及氘热脱附实验,结合微观结构表征及数值模拟,研究了氘在W-Fe-Ni合金中的滞留行为,并建立了氢同位素扩散模型以估算不同形状尺寸的W-Fe-Ni合金中氘滞留量。通过与热脱附实验结果对比,发现使用多物理场数值模拟可以准确地估算W-Fe-Ni合金中氢同位素滞留量。     

化学镀法在ZrCo合金表面制备Pd膜及Pd-Ag合金膜包层研究

采用化学镀方法在氚处理材料ZrCo合金的表面沉积Pd膜或Pd-Ag合金膜包层,膜的特性通过XRD、SEM技术进行表征,并研究了Pd和Pd-Ag膜对ZrCo合金抗中毒性能的影响.研究表明,ZrCo合金颗粒表面可以沉积一层非常致密均匀的Pd膜薄层,但是由于Pd和Ag颗粒总体沉积电位的差异,导致Pd-Ag层的沉积不十分致密,...     

Effect of vanadium content on hydrogen storage property in Ti-V-Cr alloys

The effect of vanadium content on the microstructure and hydrogen absorption/desorption properties in Ti-V-Cr alloys was studied. The results show that with the increase of vanadium content from 5at.%, 10at.% to 35at.%, the hydrogen absorption capacity increases gradually from 1.14wt.%, 1.57wt.% tO2.84wt.%, and the hydrogen desorption capacity also increase from 0.43, 0.64, to 1.59. This indicates that the alloy with 35at.% vanadium content has the most optimum hydrogen storage capacity among these alloys. The microstructure observation also indicates that the alloy with 35at.% vanadium turns to be the single-phase alloy of the BCC solid solution. Furthermore, with the increase of vanadium content the pressure plateau becomes more distinguishing and shifts to lower pressure level gradually. The kinetics of hydrogen absorption was also found to be dependent with the vanadium content in these discussed alloys.     

Mg—Ni基贮氢合金元素取代改性研究进展

本文综述了近年来Mg—Ni基贮氢合金元素替代发展状况。元索取代影响Mg—Ni基贮氢合金贮氢量、吸放氢温度等吸放氢性能,改善Mg-Ni合金的电化学容量、活化性能、循环稳定性等电化学性能。对此,提出了合金需要解决的问题。     

Study on Hydrogen in Mixed Gas Separated by Rare Earth Hydrogen Storage Alloys

采用中频感应炉在氩气保护下制备稀土镍系AB5型贮氢合金和La-Mg-Ni系AB3型贮氢合金。利用H2、N2和CH4配制的混合气体来模拟工业尾气,对利用稀土贮氢合金分离混合气体中氢气的纯度、合金抗杂质气体毒化及抗粉化性能进行研究。结果表明,稀土镍系AB5型合金由CaCu5型结构组成,AB3型La-Mg-Ni系合金为多相结构,由(La,Mg)Ni3、LaNi5以及LaNi2型相组成。在分离混合气体中氢气时,贮氢合金均受到杂质气体的毒化,导致吸氢速率降低,吸氢量减少。La-Mg-Ni系合金的抗粉化性能好于LaNi5及其多元化合金。综合考虑分离氢气的纯度、合金的抗毒化及抗粉化性能,认为LaNi3.7Mn0.4Al0.3Fe0.4Co0.2合金分离氢气的效果较好,氢气纯度可以达到90.7%。     

二氧化硅溶胶包裹镧镍铝合金的制备

采用气相二氧化硅处理镧镍铝合金,研究二氧化硅溶胶包裹镧镍铝合金的制备方法。对干燥后的样品进行了SEM分析,研究了水含量、镧镍铝合金含量和合金粒度、干燥工艺对样品吸氢性能的影响。结果发现,绝大多数镧镍铝合金颗粒都能被包裹在二氧化硅胶体内;溶胶的粘度随着水含量的增加、时间的延长逐渐降低;水和二氧化硅的含量控制在8:1时,样品的吸氢速度较快;镧镍铝合金含量越低,样品中单位质量的金属吸氢量越高;合金粒度越小,合金颗粒越容易被胶体包裹住,样品的吸氢性能也相对越好;另外,样品干燥过程中并不一定需要有惰性气体保护。在0.2 MPa氢压下,样品的吸氢量和吸氢速度都明显优于LaNi4.8Al0.2合金     

ZrCo和Zr0.7Hf0.3Co合金中氦泡演化和氦热释放研究

采用混合能量离子注入法在ZrCo及Zr_(0.7)Hf_(0.3)Co合金中引入氦,利用透射电镜观察氦泡形貌随贮存时间的演化。结果表明Zr_(0.7)Hf_(0.3)Co中氦泡平均尺寸比ZrCo更小,随贮存时间的延长,两者均被观察到氦泡的合并与长大。利用氦热释放谱研究贮存时间对氦热释放行为的影响,当贮存时间达到105d时,ZrCo中氦的总释放量和在较低温度下的释放分数均减少;而Zr_(0.7)Hf_(0.3)Co合金在贮存的175d内,较低温度下释放分数逐渐增加,总释放量无明显变化,这表明Zr_(0.7)Hf_(0.3)Co比ZrCo具有更优异的固氦性能。