MnNi3.55Co0.75Mn0.4Al0.3合金吸氢过程动力学研究

在２２－６０℃范围内研究了贮氢合金ＭｎＮｉ３．５５Ｃｏ０．７５Ｍｎ０．４４Ａｌ０．３（Ｍｎ为富铈混合稀土金属）在ａ和α＋β相区恒温吸氢动力学过程。研究结果表明，合金在α相区吸氢受化学反应控速，动力学规律不受氢初压的影响，在整个α＋β相区吸氢过程中，受氢在合金氢物中的扩散控速，得到相应的速率方程和表观活化能。     

含锡AB5型非化学计量贮氢合金Ⅱ.电化学性能

研究了几种ＡＢ５非化学计量贮氢合金的电化学性能,及在低电流密度与电高流密度放电下了代元素对放电比容量、活化性能及循环寿命的影响。Ｓｎ,Ｃｏ,Ｍｎ的加入有利于提高合金的电化学氢容量,Ｌａ（ＮｉＳｎ）５．１４,Ｌａ（ＮｉＳｎＣｏ）５．１２和（ＮｉＳｎＭｎ）５．１２具有相同的电化学贮氢容量与活性特性。尽管Ｌａ（ＮｉＳｎ）５．１４大电流电性能优于Ｌａ（ＮｉＳｎＣｏ）５．１２和Ｌａ（ＮｉＳｎＭｎ）５．１２,     

贮氢合金LaNi_（3．8）Co_（0．5）Mn_（0．4）Al_（0．3）表面

贮氢合金ＬａＮｉ_（３．８）Ｃｏ_（０．５）Ｍｎ_（０．４）Ａｌ_（０．３）表面化学镀镍的研究张允什，陈军（南开大学新能源材料化学研究所，天津，３０００７１）关键词贮氢合金，化学镀镍，镍／氢电池目前，稀土系贮氢合金应用于镍／金属氢化物（镍／氢）电池存在的...     

掺硅MlNi5系稀土贮氢合金电化学性能

对ＭｌＮｉ３．５Ｃｏ０．７５－ｘＳｉｘＡｌ０．２Ｍｎ０．５５的显微组织结构及电化学性能进行了系统的研究。当ｘ＝０．１,０．２时,合金的放电容量较大、活化速度快、大电流放电容量较高、放电电压稳定。Ｘ射线分析和扫描电镜观察表明该系合金由ＬａＮｉ３与Ｌａ２Ｎｉ７两相组成,且随Ｓｉ含量的提高,非贮氢相ＬａＮｉ７相增加。     

含锡AB5型非化学计量贮氢合金Ⅰ.合金的结构

采用Ｘ射线衍射法研究了ＬａＮｉ５．１５,Ｌａ（ＮｉＳｎ）５．１４,Ｌａ（ＮｉＳｎＣｏ）５．１２,Ｌａ（ＮｉＳｎＭｎ）５．１２,ＬＡ（ＮｉＳｎＣｏＭｎＡｌ）５．１０５种ＡＢ５型非化学计量贮氢合金的结构。发现主物相中并未产生第二物相,ＡＢ５型贮氢合金中Ｂ原子数发生正偏移时,晶胺体积减小,当Ｂ侧含有取代元素时,这种变化更加明显。对于非化学计量贮氢合金而言,少量Ｓｎ取代Ｎｉ后,晶胞体积大大提高。Ｍｎ,Ｃｏ     

富镧混合稀土贮氢合金分离氢中Kr,Xe性能的研究

叙述Ｍ１Ｎｉ４．５Ａｌ０．５贮氢合金分离氢中氪、氙的基本原理，分了分离时氢中氪、浓度与分离温度的关系。结果表明，当Ｔ为２９８Ｋ时，贮氢合金Ｎ１Ｎｉ４．５Ａｌ０．５与ＴｉＦｅ０．８６Ｍｎ０．１的分离性能基本相似，分离浓度与放氢体积符合Ｎ＝ａｅ＾－ｂｒ方程。     

La,Ce,Nd和Pr对RE（NiCoMnTi）5贮氢合金电化学性能的作用机理

系统地研究了稀土（ＲＥ＝Ｌａ１－ｘ－ｙ－ｚＣｅｘＮｄｙＰｒｚ）对贮氢合金ＲＥ（ＮｉＣｏＭｎＴｉ）５电化学性能的影响。结果表明，Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ和Ｐｒ比例对合金性能有显著影响，ＲＥ＝Ｌａ０．４Ｃｅ０．１Ｎｄ０．２Ｐｒ０．３时，对应合金具有最高放电容量，为２９０ｍＡｈ／ｇ，并有较好的循环寿命。从原子结构和性质角度分析了Ｌａ，Ｃｅ，Ｎｄ和Ｐｒ作用的机理。     

汽车氢化物空调机用贮氢合金的研究

针对汽车发动机尾气废热为驱动热源的应用要求，研究了一对新的稀土系贮氢合金对Ｌａ０．６Ｍｌ０．４Ｎｉ４．７Ｃｒ０．８－Ｌａ０．２Ｍｍ０．８Ｎｉ４．３５Ｆｅ０．６５。该合金对在１５０～２５０℃／３５～４５℃／１５～２０℃工作温度下做制冷循环时，最大工作氢容量为４．５Ｈ／ｍｏｌＭ，理论特性系数ＣＯＰｃ为０．７４，可基本满足氢化物空调机应用要求。     

MINi5—xSnx合金贮氢性能研究

研究了富镧混合稀土贮氢合金ＭＩＮｉ５及加Ｓｎ后对合金的结构、活化性能、吸氢容量和平衡氢压等性能的影响。通过Ｘ射线衍射分析进行物相分析,测试了２９８,３１３,３３３Ｋ温度下合金的吸、放氢Ｐ－Ｃ－Ｔ曲线。结果表明,ＭＩＮｉ５－ｘＳｎｘ合金（ｘ＝０～０．４）为六言晶体结构的单相组织。以Ｓｎ部分取代Ｎｉ改善了ＭＩＮｉ５的活化特性,并使平台压力降低、吸、放氢滞后减小。随着Ｓｎ含量增加,晶胞体积增大,平衡氢压     

MlNi5-xSnx合金贮氢性能研究

研究了富镧混合稀土贮氢合金ＭｌＮｉ５ 及加Ｓｎ 后对合金的结构、活化性能、吸氢容量和平衡氢压等性能的影响。通过Ｘ 射线衍射分析进行物相分析， 测试了２９８ ，３１３，３３３ Ｋ 温度下合金的吸、放氢ＰＣＴ曲线。结果表明，ＭｌＮｉ５ － ｘＳｎｘ 合金（ｘ＝０ ～０．４） 为六方晶体结构的单相组织。以Ｓｎ 部分取代Ｎｉ 改善了ＭｌＮｉ５ 的活化特性， 并使平台压力降低， 吸、放氢滞后减小。随着Ｓｎ 含量增加， 晶胞体积增大， 平衡氢压降低， 生成热减小， 氢化物稳定性提高。而少量的Ｓｎ 对吸氢能力降低较小， 是理想的替代元素。     

Mm0.78Mg0.22Ni2.48Mn0.09Al0.23Co0.47储氢合金的表面改性

为了提高AB3型合金Mm_0.78Mg_0.22Ni_2.48Mn_0.09Al_0.23Co_0.47（Mm由82.3%La和17.7%Nd组成）的电化学性能,将石墨烯添加到合金中。通过XRD和SEM可以看出,石墨烯并没有改变合金的相结构,仅是简单地附在合金表面。当加入质量分数为2%的石墨烯时,合金电极的最大放电容量C_max达到364.9 mAh·g^-1。石墨烯的添加加速了合金表面的电化学反应。     

Mm0.78Mg0.22Ni2.48Mn0.09Al0.23Co0.47储氢合金的表面改性

为了提高AB3型合金Mm_(0.78)Mg_(0.22)Ni_(2.48)Mn_(0.09)Al_(0.23)Co_(0.47)(Mm由82.3%La和17.7%Nd组成)的电化学性能,将石墨烯添加到合金中。通过XRD和SEM可以看出,石墨烯并没有改变合金的相结构,仅是简单地附在合金表面。当加入质量分数为2%的石墨烯时,合金电极的最大放电容量Cmax达到364.9 m Ah·g-1。石墨烯的添加加速了合金表面的电化学反应。     

Ti0.10Zr0.15V0.35Cr0.10Ni0.30+5wt% LaNi5复合储氢合金的电化学性能与协同效应

为了改善钛钒基固溶体合金的电化学性能,利用两步电弧熔炼法制备复合储氢合金Ti0.10Zr0.15V0.35Cr0.10Ni0.30+5wt%LaNi5,X-射线衍射(XRD)和场发射扫描电镜-能谱(FESEM-EDS)显示:复合储氢合金的主相是体心立方结构的钒基固溶体相和六方结构的C14 Laves相,复合过程中生成了第二相。电化学测试结果表明:复合合金电极的P-C-T特征、活化性能、最大放电容量、循环稳定性、低温放电性能和动力学特性均较母体合金有显著改善。复合合金电极的活化周期数为5,最大放电容量为353.9 mAh.g-1,233 K时低温放电能力为50.26%。该复合合金电极的最大储氢容量、平台压、电荷转移电阻和交换电流密度均存在协同效应;在任意循环、在高/低温下以及在高倍率放电过程中,该复合合金电极的放电容量均存在协同效应。     

V2.1TiNi0.4Zr0.06Cu0.03M0.10 (M=Cr,Co, Fe,Nb, Ta)储氢合金的微结构及电化学性能

采用磁悬浮感应熔炼方法制备了V2.1TiNi0.4Zr0.06Cu0.03M0.10(M=Cr, Co, Fe, Nb, Ta)储氢电极合金, 通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、电子衍射能谱(EDS)分析和电化学测试等手段系统研究了添加元素M对合金微结构与电化学性能的影响. 结果表明, 所有合金均由BCC结构的V基固溶体主相和C14型Laves第二相组成, 且第二相沿主相晶界形成三维网状分布; Cr、Nb 和Ta元素主要分布在合金主相中, 而Co和Fe元素主要分布在第二相中. 电化学性能测试表明, 在V2.1TiNi0.4Zr0.06Cu0.03合金中掺加Cr、Co、Fe、Nb或Ta元素后, 虽然会降低最大放电容量, 但能有效抑制合金中V和Ti的腐蚀溶出, 提高电极充放电循环稳定性; 同时还能明显改善合金的高倍率放电性能. 相比之下, V2.1TiNi0.4Zr0.06Cu0.03Cr0.10合金具有最佳的综合电化学性能.     

镁含量对RE-Mg-Ni系A2B7型储氢合金结构与性能的影响

采用感应熔炼方法制备了La0.8-xGd0.2MgxNi3.1Co0.3Al0.1(x=0, 0.1, 0.15, 0.2, 0.25, 0.3, 0.4)储氢合金, 并在氩气气氛和1173 K下进行退火处理. 合金相结构分析结果表明, 镁含量(x)较低时合金以Ce2Ni7型为主相结构, A2B7型相丰度(Ce2Ni7+Gd2Co7)达到98.8%; 镁含量较高时合金相由A2B7型、 CaCu5型和PuNi3型物相构成, 随着镁含量的增加, PuNi3型和CaCu5型相组成逐渐增多, 其晶胞参数随Mg含量的增加而减小, 同时合金的吸氢平台也随之升高. 电化学测试结果表明, 随着合金中Mg含量增加, 合金电极的最大放电容量和循环稳定性均呈先增大后减小的规律, 其中x=0.15时合金电极具有最高的电化学放电容量(393 mA·h/g)和最佳的循环寿命(S100=92.82%). 合金电极的高倍率放电性能(HRD)随Mg含量的增加先减小再增大然后又减小, 适量的Mg元素改善了合金电极的动力学性能.     

La-H化合物对LaMg2Ni合金中Mg2Ni相吸氢过程的影响

采用感应熔炼技术在Ar气氛保护下制备得到LaMg2Ni与Mg2Ni合金。X射线衍射(XRD)图表明LaMg2Ni合金在吸氢过程中分解为LaH3相和Mg2NiH4相,放氢过程中LaH3相转化为La3H7相。与Mg2Ni合金相比,LaMg2Ni合金显示出优良的吸氢动力学性能,这是由于镧氢化合物的存在及其在吸氢过程中所发生的相转变所造成的。LaMg2Ni合金280 s内吸氢即可达到最大储氢量的90%以上,而Mg2Ni合金则需要1200 s才能达到,且在相同温度下LaMg2Ni合金的吸氢反应速率常数大于Mg2Ni合金速率常数。镧氢化合物不仅有利于改善动力学性能,而且可以提高热力学性能。LaMg2Ni合金中的Mg2Ni相氢化反应焓与熵分别为-53.02 kJ.mol-1和84.96 J.K-1.mol-1(H2),这一数值小于单相Mg2Ni氢化反应焓与熵(-64.50 kJ.mol-1,-123.10 J.K-1.mol-1(H2))。压力-组成-温度(P-C-T)测试结果表明在603 K至523 K温度范围内,LaMg2Ni合金储氢容量保持稳定为1.95wt%左右,然而Mg2Ni合金的储氢容量则由4.09wt%衰减为3.13wt%,Mg2Ni合金的储氢容量在523K低温下仅为603 K时的76.5%,表明镧氢化合物能够改善Mg2Ni合金低温下的吸放氢性能。     

稀土元素取代对Ti0.26Zr0.07V0.24Mn0.1Ni0.33贮氢合金结构和电化学性能的影响

研究了5种稀土元素部分取代V对Ti_0.26Zr_0.07V_0..24Mn_0.1Ni_0.33合金的微观结构和电化学性能的影响。结果表明,Ti_0.26Zr_0.07V_0.24Mn_0.1Ni_0.33和Ti_0.26Zr_0.07V_0.24-xMn_0.1Ni_0.33RE_x（x=0.005;RE=La,Ce,Nd,Ho,Y）均由体心立方结构的钒基固溶体相和六方结构的C14Laves相组成。在合金中加入稀土元素,会使合金中两相的晶胞体积同时增大。稀土元素部分取代V均改善了合金电极的活化性能。La和Nd元素取代后,合金电极的最大放电容量明显增加,而Ce的取代提高了合金电极的循环稳定性。Ce,Nd,Ho,Y均改善了合金电极的倍率放电性能。合金电极在高温状态下表现出了良好的放电性能,其中Nd在333K时放电容量可达550.4mAh·g^-1。稀土元素对荷电保持率的影响各异。     

稀土元素取代对Ti_(0.26)Zr_(0.07)V_(0.24)Mn_(0.1)Ni_(0.33)贮氢合金结构和电化学性能的影响

研究了5种稀土元素部分取代V对Ti0.26Zr0.07V0..24Mn0.1Ni0.33合金的微观结构和电化学性能的影响。结果表明,Ti0.26Zr0.07V0.24Mn0.1Ni0.33和Ti0.26Zr0.07V0.24-xMn0.1Ni0.33REx(x=0.005;RE=La,Ce,Nd,Ho,Y)均由体心立方结构的钒基固溶体相和六方结构的C14 Laves相组成。在合金中加入稀土元素,会使合金中两相的晶胞体积同时增大。稀土元素部分取代V均改善了合金电极的活化性能。La和Nd元素取代后,合金电极的最大放电容量明显增加,而Ce的取代提高了合金电极的循环稳定性。Ce,Nd,Ho,Y均改善了合金电极的倍率放电性能。合金电极在高温状态下表现出了良好的放电性能,其中Nd在333 K时放电容量可达550.4 mAh·g-1。稀土元素对荷电保持率的影响各异。     

Synthesis of Carbon Nanotubes by Catalytic Chemical Vapor Deposition Using Hydrogen Storage Alloy as A Catalyst

Carbon nanotubes, which was discovered by Iijima1 in 1991, is the most typical one-dimensional nano-material with the micrometers order in length and nanometers order in diameter. CNTs are composed of graphitic sheets rolled into closed concentric cylinders, and classed into single wall nanotubes and multi-wall nanotubes. CNTs can offer many significant advantages over most existing materials. Since its discovery, unprecedented interest has been stimulated because of its significance both in…     

硼的添加对Ti0.26Zr0.07V0.24Mn0.1Ni0.33贮氢合金结构和电化学性能的影响

Ti0.26Zr0.07V0.24Mn0.1Ni0.33Bx(x=0~0.10)系列合金均有V基固溶体相和C14型Laves相两相组成。添加B可提高Ti0.26Zr0.07V0.24Mn0.1Ni0.33合金的放电容量,Ti0.26Zr0.07V0.24Mn0.1Ni0.33B0.1合金电极在60 mA·g-1电流放电时的放电容量达到476.7 mAh·g-1。B的添加不同程度地降低了合金的高倍率放电性能,使合金电极表面上电化学反应的电荷转移电阻(R ct)显著增加,交换电流密度(I0)显著降低。添加B可显著改善Ti0.26Zr0.07V0.24Mn0.1Ni0.33合金电极的高温放电性能,Ti0.26Zr0.07V0.24Mn0.1Ni0.33B0.025合金电极在343 K高温下其放电容量达到525.6 mAh·g-1。