电镀镍-钴合金对La-Mg-Ni基贮氢合金电化学性能的影响

为了改善La-Mg-Ni基贮氢合金的循环稳定性和综合电化学性能,研究了电镀镍-钴合金对La0.88Mg0.12Ni2.95Mn0.10Co0.55Al0.10贮氢合金粉末表面形貌和电极电化学性能的影响.FESEM表明,电镀处理后合金粉末表面沉积了球状的镍-钴合金颗粒.电化学性能测试表明,贮氢合金电极的放电容量、高倍率放电性能和循环稳定性均得到了显著改善.200周循环时合金电极的容量保持率从未处理合金电极的60%提高到镀覆镍-钴合金的80%,在放电电流密度1080mA/g下的高倍率放电性能提高了23%.线性极化曲线和电化学阻抗分析结果显示,包覆镍-钴合金后贮氢合金电极表面的电荷转移速率加快,电催化活性提高.     

AC/Ni-Co复合电极材料的制备及其催化析氢性能

采用复合电沉积法制备了AC(活性炭) / Ni-Co 复合电极。XRD 和SEM 测试结果表明, AC 微粒的复合未改变Ni-Co 合金电极的物相结构, 但使镀层的表面粗糙度和真实表面积增大。通过稳态阴极极化曲线和电化学交流阻抗技术考察了不同电极在1 mol·L-1 NaOH 溶液中的催化析氢性能, 结果表明, 镀液中AC 含量为3 g·L-1时所制备的AC/ Ni-Co 复合电极较Ni 电极和Ni-Co 合金电极具有更高的催化析氢活性, 电流密度为30 mA·cm-2时, 析氢反应极化电位分别比Ni 电极和Ni-Co 合金电极正移230 mV 和140 mV , 表观交换电流密度分别是Ni 电极和Ni-Co 合金电极的42 倍和9 倍, 复合电极催化析氢性能的提高主要归因于电极真实表面积的增大。      

水热合成镍铜复合磷化物及其电催化析氢与肼氧化性能

以镍网(NM, Nickel Mesh)为基体、NaH₂PO₂·H₂O为磷源、CuSO₄·5H₂O为铜源、NiSO₄·6H₂O为镍源, 采用一步水热法合成镍铜磷复合电催化剂, 对制备工艺进行优化, 并通过不同方法进行形貌、结构、组成和电催化性能表征。结果表明：当溶液中镍、铜、磷的配比为8: 1 :20时, 在140 ℃水热合成24 h, 制得主晶相为Ni₂P和Cu₃P、具有三级微纳结构的镍铜磷复合电催化剂。在电流密度为10 mA·cm ^-2时, NiCuP/NM的催化析氢及肼氧化过电势分别为165和49 mV; 在双电极体系中, 同电流密度下的分解槽压仅为0.750 V, 催化24 h后分解槽压几乎保持不变, 展现出优异的催化稳定性。无论三电极体系还是双电极体系均表现出优异的催化活性。分析认为, 电催化活性面积为空白镍网的近14倍, 为电催化过程提供了大量的活性位点; 掺入P改变了Ni、Cu原子的电子结构, 提高了材料的本征肼氧化活性, 两者的协同作用促进了电催化活性的提升。本研究为纳米尺度的合成提供了一个新的视角, 有望推动新型纳米孔结构材料在燃料电池和传感器应用中的发展。     

膦掺杂超交联微孔聚合物载Ni催化剂的制备及催化还原4-硝基苯酚的研究

以双二苯基膦甲烷(DPPM)为合成单元,采用超交联法制备超交联双二苯基膦甲烷(HCPs-DPPM),并以其为载体用水合肼还原制备负载Ni纳米粒子催化剂HCPs-DPPM-Ni,Ni纳米粒子的尺寸通过改变Ni的负载量和pH来调节。同时,制备了商业活性炭(AC)负载Ni的催化剂Ni/AC作为对比催化剂。通过FT-IR、BET、SEM和XRD等对催化剂进行表征,结果表明催化剂HCPs-DPPM-Ni具有大量微孔和介孔结构,比表面积能够达到626m~2/g,其中Ni的负载量为50%的催化剂HCPs-DPPM-Ni(50%)具有最优的催化活性,当反应温度为25℃,4-硝基苯酚(4-NP)初始浓度为0.5mmol/L时,HCPs-DPPM-Ni(50%)催化剂加入量为0.83mg/mL、NaBH_4加入量为0.125mol/L的条件下反应4min,4-NP的转化率能够达到99%。     

多孔Ni-WC复合电极的制备及其在酸性溶液中的电催化析氢性能

目前,关于多孔Ni-WC电极的电催化析氢(HER)性能的报道较少。以多孔海绵镍为基体,采用复合电沉积制备多孔Ni-(WC)x复合电极。运用扫描电镜(SEM)和X射仪线衍射仪(XRD)表征电极的表面形貌和微观结构,通过阴极极化、电化学阻抗(EIS)、循环伏安、计时电流法研究多孔Ni-(WC)x电极在0.5 mol/L H2SO4溶液中的电催化析氢性能。结果表明:与多孔基体Ni电极相比,多孔Ni-(WC)x电极具有较低的析氢过电位、较低的电化学反应阻抗、较小的表观活化能以及较大的交换电流密度;随着镀液中WC浓度的升高,所制备的多孔Ni-(WC)x电极的电催化析氢活性增强,其中Ni-(WC)40电极的表观交换电流密度是多孔Ni基体电极的966.7倍,其表观活化能为5.95 kJ/mol,并具有较好的耐蚀性和析氢稳定性。     

不同管径碳纳米管电化学储氢性能的比较

比较了5种不同管径碳纳米管的电化学储氢能力.采用三电极体系,Ni(OH)2/NiOOH为对电极,CNTs-Ni(质量比为1:9)为工作电极,Hg/HgO为参比电极,30%的KOH作为电解液.实验结果显示:在同等制作条件和200mA/g的充放电电流密度,0.1V的放电终了电压下,10～30nm的碳管储氢能力最好,克容量最大为480.6mAh/g,相应的平台电压高达0.92V;20～40nm的最高克容量为430.5mAh/g,仅低于10～30nm的电化学储氢量.10～20nm、40～60nm和60～100nm碳管的电化学储氢量分别是:401.1mAh/g、384.7mAh/g和298.3mAh/g.由此可见碳纳米管的管径大小也是影响其电化学储氢性能的一大因素.纯镍电极在同等条件下的最高放电量只有17.8mAh/g,对整个电极放电量的影响可以忽略不计.     

石墨粉末化学镀Ni-P催化剂表面乙醇的电催化氧化

电催化乙醇氧化的阳极材料易失效.在活性炭(C活性)上化学沉积Ni-P颗粒,制备了Ni-P/C活性催化剂,将其填入213型铂电极凹槽之中,制成Ni-P/C活性电极.采用扫描电镜(SEM)和电化学循环伏安法对Ni-P/C活性催化剂性能进行了研究.结果表明:球状Ni-P颗粒以约为100 nm的大小均匀分布于C活性表面;仅C活性电极能催化乙醇发生氧化,但易失活,而Ni-P/C活性电极可以催化乙醇在-0.24 V发生氧化,在阴极极化扫描过程中,-0.39 V时会出现乙醇氧化中间物的氧化峰,催化乙醇氧化的峰电流随循环使用次数的增加而提高,氧化电位逐渐负移,这与Ni-P在碱性条件下电氧化产生Ni(OH)2和NiOOH有关.     

恒电位电沉积工艺参数对Pt-Ni合金催化剂性能的影响

与脉冲电沉积及恒流电沉积法相比,恒电位电沉积制备的电催化剂具有更优异的性能,目前很少用此法制备质子交换膜燃料电池用Pt-Ni合金催化剂。采用电化学还原法在多孔碳布及玻碳电极表面恒电位电沉积Pt-Ni合金催化剂。用X射线衍射(XRD)、能量色散谱(EDS)和扫描电镜(SEM)等对Pt-Ni合金催化剂的微观结构、组分和形貌进行了表征,并用循环伏安(CV)曲线评价了其电催化活性。研究了电沉积参数(沉积电位、电解液温度和沉积时间)对Pt-Ni合金催化剂的微观结构和电催化活性的影响。结果表明:沉积电位影响合金催化剂形核速度,引起微观结构不同,电解液温度影响着催化剂的成核和生长,沉积时间影响着Pt-Ni合金的沉积量;沉积电位为-0.35 V,电解液温度为50℃,沉积时间为15 min时,Pt-Ni合金催化剂均匀地分散于碳载体表面,粒径大约为11.9 nm,具有最大的电化学活性表面积(EASA),达44.19 m2/g,电催化活性最好。     

温度对Ni/MH电池储氢合金负极电化学性能影响的研究

为了揭示温度对Ni/MH电池储氢合金负极电化学性能的变化规律和机理,以真空电弧熔炼法制备AB5型LaNi4.1Co0.6Mn0.3储氢合金为Ni/MH电池负极材料,研究了其在-35、0、30和50℃4个测试温度下的电化学性能。研究表明:随着温度的升高,合金电极的放电电压、容量和高倍率性能呈现先增加后降低的趋势,在30℃时合金电极的综合性能最优。在低温条件下,合金电极表面电荷转移速度和合金内部氢原子扩散能力降低导致高倍率性能恶化,高温条件下,储氢合金腐蚀加剧和氢化物稳定性显著降低合金电极的放电容量。     

Cu粉和Ni粉添加剂对V20Ti30Cr50贮氢合金电化学性能的影响

采取手工混合和混合加烧结的方法,研究了Cu粉和Ni粉添加剂对V20Ti30Cr50贮氢合金电化学性能的影响.结果表明:烧结前,添加铜粉的V20Ti30Cr50合金的电极具有较高的放电容量,其最大放电容量为342.7mAh/g,但放电平台电压较低,仅为-0.4V(相对于Hg/HgO电极),而添加镍粉的合金电极的最大放电容量仅为73.4mAh/g,没有明显的放电平台;烧结后,添加铜粉的电极由于表面Cu4Ti3化合物的生成,电极的放电容量降低到30mAh/g,放电平台电压仍仅为-0.4V,而烧结的添加镍粉的电极合金与镍粉表面结合紧密,同时有TiNi第二相的生成,增加了合金电极表面的电催化活性,合金的放电平台电压提高到-0.8V,并且最大放电容量显著增加到209mAh/g.     

Mg2Ni alloy for metal hydride electrodes

A study was made of the effects of ball-milling Mg2Ni alloy with nickel powder, and chemically coating it with nickel on the alloy properties. Three types of alloys, nickel mixed, nickel ball-milled and nickel coated Mg2Ni alloy, were used as the active material of metal hydride electrodes. The ball-milling of the alloy with nickel powder results in an amorphous or nanocrystaline phase. Chemical coating of the alloy with nickel was carried out at 25°C. The alloy particles were pulverised by the colliding process during the ball-milling and possibly by a hydrogen decrepitation mechanism during the coating process. Electrochemical measurements show that the electrode fabricated from the nickel mixed Mg2Ni alloy was very difficult to charge and discharge at room temperature, while the characteristics of the electrode prepared by nickel ball-milling or nickel coating were greatly improved because of the changed phase structure and surface behaviour.     

失效AB5型贮氢合金电极材料在制备纳米碳管中的应用

纳米碳管是一种性能优异的新型功能材料.利用循环失效后的AB5型贮氢合金电极材料作为反应催化剂、乙炔气体作为原料气体通过CVD法制备出多壁纳米碳管,研究了经过破碎、清洗、氧化处理后的失效AB5型贮氢合金电极材料在合成纳米碳管中的催化性能,讨论了不同氧化温度处理催化剂对纳米碳管产率、形貌和结构稳定性的影响.结果表明,氧化处理温度对催化剂的催化效能有明显的影响,600℃为最佳氧化处理温度.以氧化处理后的失效AB5型贮氢合金电极材料作为催化剂制备碳纳米管,方法简单易行,为废旧镍氢电池负极材料的回收再利用提供了一种新的思路.     

镍氢( Ni /MH)电池 10C放电循环寿命衰减机理研究

对Ni／MH电池在1C充放电和1C充电10C放电条件下的循环寿命进行了考察,结果表明10C放电条件下电池循环寿命只有76次。对10C放电循环前后电池内阻、正负极电位、负极性能变化和贮氢合金腐蚀行为进行了研究。结果表明由于10C放电条件下电池的温度较高,导致合金腐蚀速度增加。而合金的腐蚀消耗电解液,使电池内阻增加,负极性能恶化,电池寿命发生衰减。     

镍合金析氢电极研究概述

从镍合金析氢电极的分类、性能、表征、析氢机理、催化机理以及工业化应用前景等方面对该电极的研究状况进行了简要的评述与分析.     

稀土铈对镍-钴-磷合金电极的析氢催化性能的影响

采用自行研制的复合配合剂,用化学沉积法在酸性体系中制备了Ni-Co-P和Ni-Co-P稀土合金电极.研究了稀土元素铈对Ni-Co-P合金电极的析氢电催化活性和电化学稳定性的影响.通过电化学方法测定合金电极在7 mol/L KOH溶液中的阴极极化曲线、Tafel曲线和电化学稳定性曲线,结果表明,与Ni-Co-P合金电极相比,Ni-Co-P(RE)合金电极的析氢电位正移约90 mV,Ni-Co-P(RE)合金电极具有较优的析氢电催化活性和电化学稳定性.此外,还通过X射线衍射、扫描电镜和合金镀层成分分析,结果表明,稀土元素铈的加入使非晶态Ni-Co-P合金镀层晶粒细化,但稀土元素铈不与合金共沉积,只是起到改变镀层组织结构的作用.     

浓差电池法用于铝液脱测氢的研究

利用固相反应法制备了纯度较高、粒度较小的CaZr_0.9In_0.1O_3-α质子导体管, 将其作为电解质组装成浓差电池型氢泵和氢传感器, 并对760℃铝液进行了脱氢过程和氢含量的测定, 研究了氢传感器的探头组装方式、参比气体流量和压力等对电动势曲线和阻抗谱的影响, 以及氢泵在改善物理条件下的脱氢效果。结果表明: 倒置式探头的电动势曲线变化较平滑, 约经13 min达到较稳定状态, 其传感性能优于正置式探头; 参比气体的流量或压力增加时, 电动势也将随之迅速增大, 其原因与电动势受Nernst方程控制有关, 反之则减小。同时, 参比气体流量的增加, 会延长电动势达到平衡所需的时间, 并使电极/电解质界面的电荷转移电阻降低。因此, 为了获得快速、准确的测氢结果, 组装传感器时探头应倒置, 并根据气体管路特点, 确定合适的参比气体流量并对其进行精确控制。此外, 实验证明了浓差电池型氢泵在铝液脱氢方面具有可行性和实用价值, 有深入研究的必要。     

退火处理对A2B7型La0.63(Pr0.1Nd0.1Y0.6Sm0.1Gd0.1)0.2Mg0.17Ni3.1Co0.3Al0.1储氢合金相结构和电化学性能的影响

利用高频感应熔炼法制备La0.63(Pr0.1Nd0.1Y0.6Sm0.1Gd0.1)0.2Mg0.17Ni3.1Co0.3Al0.1储氢合金,对铸态合金在900℃下退火热处理24h。结构分析表明,铸态合金微观组织由CaCu5型结构、Ce5Co19型结构及Ce2Ni7型结构三相组成,而退火合金则是单相Ce2Ni7型结构。铸态和退火合金电极均具有良好的活化性能,退火合金电极放电曲线更为平坦和宽阔。两种合金电极腐蚀电位基本一致,但铸态合金电极腐蚀电流更大。合金经过退火后其电极循环稳定性(S100=83.5%)明显优于铸态合金电极(S100=69%)。在100次电化学充放电循环内,低容量充电时,退火合金电极容量不衰减,合金电极容量衰减的充电容量临界点为活化最大放电容量(Cmax)的90%。铸态和退火合金电极动力学性能差别不大,铸态合金电极高倍率放电主要由氢在其体相中扩散控制,退火合金电极高倍率放电则主要由其表面电荷转移控制。     

碳纳米管表面沉积氧化镍及其超电容器的电化学行为

通过催化裂解法制备了碳纳米管并进一步制备了碳纳米管薄膜电极.基于该种材料的超电容器电极比容量达到36F/g.研究了在碳纳米管薄膜基体上使用电化学方法沉积氧化镍的新工艺,制备出碳纳米管和氧化镍的复合电极.电化学测试证明复合电极的比容量提高到52F/g以上且基于这种复合电极的超电容器具有极低的自放电率.     

合金化与Ti基储氢合金容量及活化性能关联

针对Ti-Zr基多元多相储氢电极合金,实验研究了Ni、Cr、V替代Mn对Ti基AB2型储氢合金容量和活化性能的影响.研究表明:在合金中增加Ni含量能够提高放电容量,但Ti-Ni相的过剩会降低合金容量;Ni的高活性和导电性加速氢扩散和电荷转移,改善合金活化性能;随Cr含量增加,合金容量先增后减,而活化性能先恶化后改善;V取代Mn提高合金容量,但当V超过一定计量后,将导致合金容量降低;V的高导电性改善合金电极的活化性能.     

Insight into Electrochemical Performance of Nitrogen-Doped Carbon/NiCo-Alloy Active Nanocomposites

Nanocomposites containing Ni or Co or NiCo alloy and nitrogen-doped carbon with diverse ratios have been prepared and utilized as active elements in supercapacitors. The atomic contents of nitrogen, nickel, and cobalt have been adjusted by the supplement amount of Ni and Co salts. In virtue of the excellent surface groups and rich redox active sites, the NC/NiCo active materials exhibit superior electrochemical charge-storage performances. Among these as-prepared active electrode materials, the NC/NiCo1/1 electrode performs better than other bimetallic/carbon electrodes and pristine metal/carbon electrodes. Several characterization methods, kinetic analyses, and nitrogen-supplement strategies determine the specific reason for this phenomenon. As a result, the better performance can be ascribed to a combination of factors including the high surface area and nitrogen content, proper Co/Ni ratio, and relatively low average pore size. The NC/NiCo electrode delivers a maximum capacity of 300.5 C g⁻¹ and superior capacity retention of 92.30% after 3000 unceasing charge-discharge cycles. After assembling it into the battery-supercapacitor hybrid device, a high energy density of 26.6 Wh kg⁻¹ (at 412 W kg⁻¹) is achieved, comparable to the recent reports. Furthermore, this device can also power four light-emitting-diode (LED) demos, suggesting the potential practicability of these N-doped carbon compositing with bimetallic materials.