时效对快淬型贮氢合金性能的影响

本文研究了自然时效对快淬MmNi_(3.8)Co_0.6Mn_(0.55)Ti_(0.05)贮氢合金的电化学性能的影响,发现时效可改善合金的初始活化性能,且时效时间越长,合金的活化速度越高;时效处理还可在一定程度上提高合金的放电容量和高倍率放电能力;时效处理还可小幅度地提高合金的放电电压并使其更平坦;时效过程应避免氧化,否则将导致合金初始活化速度和放电容量的下降。合金电化学特性不仅跟合金的表面状态(如氧化膜的形成)有关,而且与合金内部结构(如晶格缺陷、固溶度等)有着密切的联系。     

熔体快淬对Mm(NiCoMnAl)5Bx贮氢合金电化学性能的影响

为了改善低钴AB5型贮氢合金的电化学性能,对低钴AB5型贮氢合金Mm(NiCoMnAl)5Bx(x =0～0.4)进行快淬处理。用XRD和SEM分析了铸态及快淬态合金的相结构及微观组织形貌。研究了快淬工艺参数对低钴AB5型贮氢合金的电化学性能及微观结构的影响。结果表明,快淬态合金具有良好的活化性能,通过2～5次循环可以完全活化。在一定的淬速范围内,快淬处理可以提高合金的放电容量,但淬速超过某一临界值时,快淬合金的容量低于铸态合金,这一临界淬速随合金的成分不同而变化。合金的循环寿命随淬速的增加而单调增加。     

表面电镀镍pH值对La-Mg-Ni系贮氢电极的影响

研究了电镀pH值对表面镀镍的La-Mg-Ni系贮氢电极的影响.电镀后,电极表面被电镀的镍层覆盖.随着pH值的升高,电极的耐蚀性能和循环性能先减弱,后增强,比容量先降低,后提高;极化电阻减小,交换电流增加.当pH=4时,电极1C循环40次后的放电比容量为270 mAh/g,容量衰减率为11%.当pH=5时,极化电阻最小、交换电流最大,电极表面的电催化活性最好,合金中的氢扩散系数为9.69×10-10 cm2/s,电极的动力学性能最好.     

还原剂处理对La-Mg-Ni系A_2B_7型贮氢合金性能的影响

以A_2B_7型贮氢合金La_(0.75)Mg_(0.25)Ni_(3.3)Co_(0.25)为对象,用不同还原剂对贮氢合金进行表面处理,系统研究了还原处理前后合金电极电化学性能的影响。结果表明:与未处理相比,还原剂处理后合金电极活化次数只需2次即可活化,明显改善电池的活化性能,合金电极的循环寿命比未处理合金显著提高,三种不同还原剂KBH_4、N_2H_4、NaH_2PO_2处理后的合金电极100次循环保持率分别为75.33%、78.70%、89.29%。合金电极的高倍率放电性能依次增加,但高于未处理合金,从动力学的角度对贮氢电极高倍率放电性能进行了分析。结果表明,与未处理相比,三种不同还原剂KBH_4、N2H_4、NaH_2PO_2处理后的合金电极的交换电流密度依次增大,其极限电流也逐渐增大,循环伏安氧化峰面积和峰电流也出现同样变化。表明表面还原处理能有效提高贮氢合金电极吸、放氢过程的动力学性能,其高倍率放电性能的改善是源于电极表面的电子迁移速率和氢在合金体相中扩散速率这两方面共同作用所引起的。     

La_(0.75-x)Pr_xMg_(0.25)Ni_(2.9)Co_(0.4)Al_(0.2)(x=0-0.4)电极合金的微观结构及电化学性能

为了提高La-Mg-Ni系(PuNi3)型贮氢合金的电化学循环稳定性,用Pr部分替代La,用铸造和快淬工艺制备了La0.75-xPrxMg0.25Ni2.9Co0.4Al0.2(x=0～0.4)贮氢合金。分析测试了铸态及快淬态合金的电化学性能和微观结构、铸态合金的交流阻抗谱,研究了Pr替代对铸态及快淬态合金微观结构及电化学性能的影响。结果表明,铸态及快淬态合金具有多相结构,包括(La,Mg)Ni3相(PuNi3结构),LaNi5相和一定量的LaNi2相。随Pr含量的增加,铸态及快淬态合金中LaNi5相略有增加。Pr的替代提高了铸态及快淬态合金的循环稳定性,但使合金的容量有所下降。铸态及快淬态合金均有优良的活化性能。合金的循环寿命随淬速的增加而增加。     

快淬贮氢合金的活化性能与寿命

主要讨论了快淬钛基合金具有良好活化性能及较差循环寿命的机理。研究结果表明:快淬钛基合金电极浸泡在碱液中,合金元素V、Zr、Ti、Mn、Ni以不同速度溶解,其中Ni的溶解速度最慢,使合金电极表面富Ni。富Ni电极表面具有良好的动力学性能,快淬钛基贮氢合金的放电容量急剧衰退与损失大量可吸氢的V、Zr元素密切相关。     

La替代Mm对无钴AB5型贮氢合金性能的影响

用铸造及快淬工艺制备了无钴AB5型LaxMm1-x(NiMnSiAlFe)4.9(x=0、0.45、0.75和1.00)贮氢合金,研究了La替代量x对合金性能的影响。La替代Mm,可以提高合金的放电容量,当x从0增加到1.00时,铸态合金以60 mA/g恒流充放电的容量从273.5 mAh/g增加到304.5 mAh/g,10 m/s淬速快淬态合金的容量从236.8 mAh/g增加到300.3 mAh/g。La替代Mm,对铸态合金的循环寿命没有显著影响,但使快淬态合金的循环寿命下降。     

贮氢合金高倍率放电性能的研究

利用正交实验研究了贮氢合金的组成及各元素的含量对高倍率放电性能的影响,得出最佳配比为La0.71Ce0.1Pr0.09Nd0.1Ni4.4Co0.2Mn0.2Al0.2.随着La含量在一定范围内的增加或者Co和Al含量的减少,合金高倍率放电能力会得到改善,Mn含量在一定范围内变化对高倍率放电性能的影响不大.研究了粒度对高倍率放电性能的影响,粒度为200～300目最佳.     

贮氢合金粉末粒度对其电化学性能的影响

研究考察了粉末粒度对贮氢合金Ml(Ni3 75Co0 60 Mn0 40 Al0 2 5)电极电化学性能的影响。结果表明 :在不同粒度范围内 ,合金粉的平均粒径越大 ,其 0 2C、1C及 2C放电容量越高 ,达到最高容量的活化次数越少。对于混合合金粉 ,3 7μm以下贮氢合金粉的质量含量为 10 %时 ,其 0 2C、1C及 2C放电容量达到最高值 ,但其达到最高容量的活化次数随着混合合金粉中 3 7μm以下贮氢合金粉的含量的增大而增多。     

加镝对低Co贮氢合金电化学性能的影响

在AB5型贮氢合金MlNi3.55Co0.75Mn0.4Al0.3成分的基础上,采用合金B侧Cu、Fe、Zn和Cr替代Co,A侧加入稀土元素镝(Dy)的方法制备低Co贮氢合金,测试了合金的电化学性能。随Dy的加入,合金的活化次数由4次上升到15次,最大放电容量由303.1 mAh/g降至271.7 mAh/g,但循环寿命提高。     

AB_3型La-Mg-Ni系储氢合金的研究进展

介绍了AB3型La-Mg-Ni系储氢合金的晶体结构,综述了该材料的研究进展,主要包括合金材料的制备方法、合金元素的取代和B/A计量比等。指出了AB3型La-Mg-Ni系储氢合金目前存在的制备困难、循环稳定性差等问题及发展方向。     

La0.7Mg0.3Ni2.5+xCo0.5贮氢合金的性能研究

用熔炼法制备了La0.7Mg0.3Ni2.5 xCo0.5(x=0,0.1,0.2,0.3)贮氢合金.采用X射线衍射和三电极测试体系研究了合金的相结构、贮氢性能和电化学性能.结果表明:该系列合金均由(La,Mg)Ni3相、LaNi5相及少量杂质相组成;合金的贮氢容量随x值的增大而增加,当x=0.3时,贮氢容量达到1.42%,合金的最大放电容量可达377.5 mAh/g.该系列合金的活化性能较好(活化次数均为1次).随着x值的增加,合金的平台性能和稳定性能减弱.     

La0.75Mg0.25Ni3.1-xCo0.4Alx合金的微观结构及性能

通过铸造工艺制备La0.75Mg0.25Ni3.1-xCo0.4Alx(x=0、0.05、0.10、0.15和0.20)贮氢合金,并对x=0.10的合金进行退火处理。分析了Al替代量x和退火温度对合金的影响。合金均含有(La,Mg)Ni3相(PuNi3结构)、LaNi5相和一定量的LaNi2相。铸态合金中LaNi5相的量由x=0时的14.28%增至x=0.20时的24.07%。Al的替代提高了合金的循环稳定性,但比容量由x=0时的398.7mAh/g降至x=0.20时的350.1mAh/g。合金均有优良的活化性能。在900℃下的退火处理,使合金的容量和循环稳定性得到提高。     

快淬工艺对Mg2-xLaxNi（x=0～0.6）合金电化学贮氢性能的影响

为了改善Mg2Ni型合金的电化学贮氢性能,用La部分替代Mg,并用铸造及快淬工艺制备了Mg2-xLaxNi(x=0、0.2、0.4、0.6)贮氢合金。用XRD、SEM、HRTEM分析了铸态及快淬态合金的微观结构,用程控电池测试仪测试了合金的电化学贮氢性能,研究了快淬工艺对合金结构及电化学性能的影响。结果发现,La替代Mg明显地改变Mg2Ni型合金的相组成。当x≤0.2时,La替代Mg不改变合金的主相Mg2Ni,但出现少量的LaMg3及La2Mg17相;当La替代量x≥0.4时,合金的主相改变为(La,Mg)Ni3+LaMg3相。La替代Mg提高了Mg2Ni合金的非晶形成能力,快淬态合金均具有明显的纳米晶/非晶结构。快淬对合金电化学性能的影响与合金的成分相关,快淬显著地提高了Mg1.8La0.2Ni合金的电化学贮氢性能,但对于Mg1.4La0.6Ni合金,快淬导致了完全相反的结果,这主要与La替代使合金的主相发生改变相关。     

贮氢合金在PEMFC发电系统中的应用

通过金属氢化物贮氢合金的充、放氢特性试验,以及贮氢器与质子交换膜燃料电池(PEMFC)发电系统的匹配等试验,获得金属氢化物贮氢合金与PEMFC相匹配的技术特性。发现温度、充/放氢压力以及PEMFC负载等因素影响贮氢器的放氢性能。高的充氢压力有利于提高贮氢合金的储氢量,高的温度和压力能够改善贮氢合金的放氢性能,放氢速率随负载的变化而变化,其变化趋势相同。综合考虑贮氢合金性能的影响因素以及PEMFC发电系统的热特性,最后提出了贮氢合金作为PEMFC发电系统储氢单元的技术方案。     

纳米碳管对MmNi5合金电化学储氢性能的影响

通过循环伏安法、计时电位法研究了纳米碳管的添加量对MmNi5合金在碱性溶液中电化学储氢性能的影响。结果表明,添加纳米碳管可以明显改善MmNi5合金电化学储氢性能;当纳米碳管与MmNi5合金的质量比为1∶16.7时,电极的电化学活性最好,电化学储氢量提高达到62.41%。     

球磨镁基贮氢合金的研究

在空气中用机械合金化制备了Mg2Ni贮氢合金,并用XRD、SEM、TEM和充放电测试等研究了合金的组成、结构和电化学性能。在非真空和没有保护气的条件下球磨,得到的Mg2Ni贮氢合金具有良好的活化性能及较高的贮氢容量。随着球磨时间的增加,容量也相应增加,当球磨30 h时,合金容量可达482.75 mAh/g,但在碱液中的氧化、腐蚀,使其容量衰退很快,循环稳定性不理想。