La-Mg-Ni系A2B7型合金相结构与储氢性能研究进展

氢的燃烧热值高、储量丰富、燃烧产物零污染,被认为是理想的能源载体。氢能的发展对“双碳”目标的实现具有重要的支撑作用,而氢能的发展又离不开高密度、低成本的储氢材料。La-Mg-Ni系A₂B₇型储氢合金是在La-Ni二元合金的基础上发展起来的一类新型储氢合金,具有储氢容量高、原料成本低等优势。Mg加入到La-Ni合金后进入到[A₂B₄]亚单元中,抑制了氢致非晶化现象,使结构保持稳定,加速了合金的实用化进程。La-Mg-Ni系A₂B₇型储氢合金本征储氢容量可达到1.80%以上(质量分数),显著高于已经商品化的AB₅型储氢合金。La-Mg-Ni系A₂B₇型储氢合金的晶体结构可调控性强,并且容易受到组成与制备条件细微变化的影响。基于以上认识,重点关注了关于La-Mg-Ni系A₂B₇型储氢合金组成与制备技术等相关的研究报道,较为系统地综述了元素取代和制备技术等...     

超晶格La-Mg/Y-Ni复合储氢合金晶体结构及性能研究进展

超晶格La-Mg/Y-Ni复合储氢合金具有放电容量大、能量密度高和成本低等优点,是一种重要的氢能存储和转换材料,目前主要用做镍氢电池负极材料和直接硼氢化物燃料电池阳极催化剂。La-Mg-Ni复合合金最初是在La-Ni基储氢合金的基础上,通过用部分Mg替代La而发展起来的。由于La-Mg-Ni复合合金中金属Mg熔点、沸点低,易挥发,导致采用常规熔炼法很难制备;同时合金中的Mg在碱性电解液中容易腐蚀、氧化,导致合金的循环稳定性差。为克服La-Mg-Ni复合合金制备困难和循环稳定性差等问题,研究者又在La-Ni基储氢合金的基础上,通过用部分Y替代La开发出了La-Y-Ni合金。La-Mg-Ni和La-Y-Ni复合合金具有非常相似的超晶格结构,均能表现出很好的储氢性能,均属于同一类新型超晶格结构储氢合金。本文对La-Mg/Y-Ni储氢合金近20多年的研究成果进行了梳理。本文首先介绍超晶格La-Mg-Ni和La-Y-Ni复合合金的相结构组成及相结构的演变规律,同时分析了Mg元素和Y元素部分替代La元素分别对La-Mg/Y-Ni合金结构和性能的影响,然后讨论了La-Mg/Y-Ni复合合金中的相结构...     

铸态La0.75Mg0.25Ni3.3Co0.2Six(x=0～0.2)电极合金的电化学与动力学性能

为了提高La-Mg-Ni系A2B7型贮氢合金的电化学循环稳定性,添加少量的Si,用铸造工艺制备了La0.75 Mg0.25 Ni3.3 Co0.2 Six(x＝0、0.05、0.1、0.15、0.2)贮氮合金,分析并测试了其微观结构和电化学性能,以及高倍率放电能力,交流阻杭等动力学性能.结果表明,合金具有多相结构,主相...     

金属氢化物储氢装置研究

用有限差分法和二维导热模型计算了圆柱形金属氢化物储氢装置内部储氢过程的温度场分布,结果表明空气换热型储氢装置内部的合金反应床存在明显的温度梯度场,吸氢时储氢装置中心部位的温度最高,需要强化其芯部换热条件,以提高储氢装置的储放氢性能.对比研究了铸态以及甩带快淬工艺制备 TiV0.41 Fe0.09Mn1.5合金吸放氢循环寿命,表明甩带快淬工艺可以显著提高储氢合金的吸放氢循环性能.以甩带快淬工艺制备的TiV0.41Fe0.09Mn1.5合金为工质的储氢装置,经过3 600次吸放氢循环后的容量保持率达到94%以上.     

La-Mg-Ni系储氢合金的电化学性能研究进展

综合分析了La-Mg-Ni系储氢合金中La-Mg-Ni合金、La-Mg-Ni-Co合金、不含Co的多元La-Mg-Ni系合金和含Co的多元La-Mg-Ni系合金的的电化学性能,特别是最大放电容量、循环充放电性能和高倍放电性能。发现La-Mg-Ni-Co合金中的La0.67Mg0.33Ni2.5Co0.5的综合电化学性能最好,最大放电容量达到420.5mAh/g,循环放电性能S70为92.9%和高倍放电性能HRD900达到87.7%。Co元素的添加可以有效提高合金的最大放电容量和循环放电性能,其高倍放电性能相比多元La-Mg-Ni系合金有所增加,但是对于La-Mg-Ni合金反而降低。可见,元素的增加和复杂化对多元La-Mg-Ni系合金的综合电化学性能帮助不大。     

La-Mg-Ni-Co系新型稀土储氢合金研究进展

简要地总结了储氢合金的研发、应用现状以及未来的发展方向。结合作者在本领域的研究,重点介绍了La—Mg—Ni-Co系AB3型和A2B7型储氢合金。La-Mg—Ni-Co型储氢合金具有电化学容量高、易活化、动力学性能优异等特点,极有可能替代目前广泛使用AB5型稀土储氢合金。扼要地综述了AB3型和A287型储氢合金在元素替代、制备工艺、合金结构调控和性能改进等方面的研究进展,分析和指出了La-Mg—Ni—Co系储氢合金研究和应用需要解决的主要问题和可能的途径。     

中间合金合成La_2MgNi_9合金及其储氢性能

针对La-Mg-Ni系储氢合金制备过程中存在易氧化、挥发及成本高等问题,提出采用熔盐保护熔炼法制备的La-Mg中间合金为原料,利用磁场辅助烧结合成技术制备La2MgNi9合金。结果显示,该方法可获得单相PuNi3型结构的(La,Mg)Ni3合金;1T磁场下制备的合金最大吸氢容量为1.490%(质量分数),吸放氢动力学性能优异;磁场对合金的脱附热行为没有明显影响。     

机械合金化法制备TiFe基储氢合金的研究

采用机械合金化法，以Ti、Fe粉为原料制备TiFe基储氢合金。详细考察了机械合金化法制备TiFe纳米储氢合金的制备工艺，分析了球磨过程中球磨气氛、球磨介质、转速、球料比以及球磨时间等因素对产物性能的影响；采用x射线衍射分析（XRD）、扫描电镜分析（SEM）及粒度分布等方法研究了合金体系的相结构、微观组织形貌和粒度等。     

光催化剂修饰对AB5储氢合金电化学性能的影响

通过向低钴型AB，储氢合金中添加一定量的尖晶石型光解水制氢催化剂，成功制备出光催化储氢合金电极（PHSA）。研究了光催化剂修饰对低钴型AB5储氢合金的活化性能、电化学容量、高倍率充放电性能以及循环性能的影响。结果表明：在紫外光照下经光催化剂修饰的AB，储氢合金活化性能优于无光照时；与空白相比，其高倍率充放电性能和循环性能都得到了提高，其中添加量为20％cat的光催化储氢合金综合性能最好。     

机械合金化法制备镁基储氢合金的研究进展

机械合金化法是制备镁基储氢合金的较佳工艺。对近年来机械合金化法制备镁基储氢合金的研究开发,特别是在多元合金化、复合储氢合金等方面的发展进行了系统阐述。总结认为,机械合金化法可以显著改善镁基储氢合金的动力学性能和电化学性能,提高储氢量。未来镁基储氢合金应向复合材料、新方法与机械合金化法相结合、材料的计算机设计等方面发展。