TiFe基储氢合金的BaZrO3坩埚熔炼制备及其储氢性能

利用自制25 kg 级BaZrO3坩埚,通过ZG-0．05型真空感应熔炼制备 TiFe 基储氢合金。熔炼条件为：0．6 MPa氩气保护气氛,精炼时间5～10 min,精炼温度1450℃左右。采用ICP原子发射光谱分析仪分析所熔合金的化学成分,利用金相显微镜、扫描电子显微镜、XRD 衍射仪研究了合金的金相组织、表面形貌、微区元素分布、物相结构,用气体反应控制器测定了合金的PCT曲线。研究表明：由BaZrO3坩埚熔炼的TiFe基储氢合金氧质量分数与石墨坩埚熔炼的合金氧质量分数均小于0．1％,而石墨坩埚熔炼的合金碳质量分数为0．417％。BaZrO3坩埚熔炼后的合金完全由等轴晶构成,而石墨坩埚熔炼后的合金则由等轴晶组织和在晶粒内或沿晶界分布的球形TiC颗粒组成。BaZrO3坩埚所熔炼的合金不仅最大吸氢量比石墨坩埚熔炼的合金的最大吸氢量大,而且吸放氢平台压力也低。     

基于机械形变方法的TiFe基储氢合金的研究进展

TiFe储氢合金理论储氢量为1.86 wt.％,且分解压力适中,循环稳定性好,价格便宜且资源丰富,极适于大规模工业生产和应用,被认为是一种非常有前途的固态储氢材料.但传统的TiFe储氢合金存在着活化困难、有效储氢容量较低、抗杂质气体毒化能力很差等突出问题.针对上述TiFe基储氢合金的缺点,研究人员进行了大量的改性研究....     

TiFe0.9-xNixZr0.1Mn0.2(x=0.1,0.2,0.3,0.4)合金的贮氢性能研究

采用高频感应熔炼法制备TiFe0.9-xNixZr0.1Mn0.2(x=0.1,0.2,0.3,0.4)合金,系统地研究Ni部分取代Fe对TiFe0.9-xNixZr0.1Mn0.2(x=0.1,0.2,0.3,0.4)合金相组成与贮氢性能的影响。XRD分析结果表明:合金主要由NiTi,FeTi和(Fe,Ni)相组成,在x=0.1~0.2时,有少量的FeZr2相,随着Ni含量的增加,FeZr2相消失,同时有TiMn2相产生。压强—成分—温度(PCT)测试结果表明,TiFe0.6Ni0.3Zr0.1Mn0.2合金的贮氢量最高,其吸氢量为1.46 wt%。电化学测试结果显示,合金电极放电容量随着Ni含量的增加而增大,TiFe0.8Ni0.1Zr0.1Mn0.2合金的放电容量为34 mAh/g,而TiFe0.5Ni0.4Zr0.1Mn0.2合金电极的放电容量则达156 mAh/g。     

LaNi5+TiFe0.9Mn0.1合金的贮氢性能

用冶炼法合成LaNi5 TiFe0.9Mn0.1复合贮氢合金,研究了LaNi5 TiFe0.9Mn0.1合金的贮氢性能。研究结果表明:由于TiFe0.9Mn0.1合金的加入,可有效地降低LaNi5的平台压力;当TiFe0.9Mn0.1的质量分数为15%左右时,放氢曲线中出现两个平台;TiFe0.9Mn0.1的质量分数趋于25%时,它的平台压力又逐渐升高,贮氢量逐渐增大,温度升高则第二个平台消失,贮氢量降低。该合金适用于低温贮氢。     

烧结温度对La-Mg-Ni系储氢合金的相结构与电化学性能的影响

采用粉末烧结法制备La0.7Mg0.3Ni2.8Co0.5合金,并系统研究1173和1273 K下Ar保护分别烧结12 h所制备合金的微观结构与电化学性能。结果表明:合金均由(La,Mg)Ni3和LaNi52种主相所构成,1173 K条件下却含有少量MgNi2相,而1273 K条件下所制备的合金相结构中不含MgNi2相,这说明高温条件较有利于合金的合成。高温条件下所制备的合金具有较高的放电容量,且循环稳定性和高倍率放电性能均有明显的提高,电化学动力学也随制备温度的增高而改善。     

Zr-Hf-Co合金储氢性能研究

研究了Hf部分替代Zr对Zr-Hf-Co合金储放氢性能的影响,结果表明:Zr-Hf-Co合金保持原始Zr-Co合金单一的立方相结构,且Hf含量变化对合金晶胞体积影响不大;随Hf替代量增加,Zr-Hf-Co合金的放氢平台压升高,100 kPa平衡放氢压力对应的放氢温度显著降低,由Zr-Co合金的673 K降低到Zr0.7Hf0.3Co合金的618 K;热力学计算结果得到Zr-Hf-Co合金的放氢反应焓变ΔH随Hf替代量增加而降低,表明Zr-Hf-Co合金氢化物的稳定性降低,有利于合金在较低温度下放氢;合金的最大吸氢量随Hf替代量增加而略有降低,但吸氢动力学性能变化不明显.     

贮氢合金的晶体结构与性能研究

研究了不同种类的贮氢合金的晶体结构与贮氢性能之间的相互关系，发现具有产用价值的贮氢合金必须满足一定的结构要求，其贮氢性能与金属原子的半径比，电子层结构以及它们与氢的亲合力有密切关系。     

LaNi5＋TiF0.9Mn0．1合金的贮氢性能

用冶炼法合成LaNi5＋TiFe0.5Mn0.1复合贮氢合金，研究了LaNi5＋TiF0.5，Mn0.1合金的贮氢性能。研究结果表明：由于TiFe.9Mn0.1合金的加入，可有效地降低LaNi5的平台压力；当TiFe0.5Mn0.1的质量分数为15％左右时，放氢曲线中出现两个平台；TiFe0.9Mn0.1的质量分数趋于25％时，它的平台压力又逐渐升高，贮氢量逐渐增大，温度升高则第二个平台消失，贮氢量降低。该合金适用于低温贮氢。     

钛铁锰合金贮氢性能的研究

研究了钛铁锰合金的活化性能,结果表明,钛铁锰合金经过适当活化处理即可吸氢。利用XRD,SEM,XPS电子探针对其物相、形貌及表面组成进行了表征。贮氢性能测试表明其有大的贮氢量及较宽的平台区。△H=-6.4kcal/molH_2,△S=-23.5cal/K.molH_2。动力学测试表明了其有良好的吸氢动力学性能。     

替代元素影响Mg2Ni合金吸放氢动力学性能研究

采用基于密度泛函理论（DFT）的平面波赝势（PW—PP）方法,计算Mg2NixM（1-x）（0〈x≤1）合金及氢化物Mg2Ni0.75M0.25H4（M=Ni,Cu,Mn）的晶体结构,生成焓和电子结构,研究替代元素（Cu,Mn）对Mg2Ni氢化物稳定性的影响。Cu,Mn取代使合金晶胞体积变大,合金晶胞体积的大小跟取代原子半径大小成正比,随着合金晶胞体积的增大,氢化物有不稳定的倾向。元素替代可以有效降低氢化物生成焓绝对值的大小,使得氢化物的稳定性降低,其中Cu元素的效果是最明显的。氢化物中H—Ni的相互作用强度是决定氢化物稳定性的主要因素,替代元素正是通过减弱H—Ni键强来改善合金的吸放氢动力学性能。     

BaVS_3化合物电子结构、晶格动力学、热力学研究

采用基于第一性原理计算的平面波赝势方法,在局域密度近似下对六角结构的BaVS3电子结构进行计算,接着采用线性响应的密度泛函微扰理论研究了BaVS3化合物的晶格动力学性质以及热力学性质.获得了自力常数、原子间力常数以及定容比热.     

替代元素对储氢合金ZrMn2电子结构的影响

利用电荷离散变分Xα(SCC-DV-Xα)方法计算ZrMnM(M=Mn、Co、V、Fe)及其氢化物的电子结构，分析替代元素M电子结构变化对吸氢性能的影响。结果表明，替代元素M的3d电子变化是影响ZrMnM合金储氢性能的主要原因之一，替代元素3p轨道的电荷占据数可作为比较ZrMnM氢化物稳定性的依据。     

Mg+10%TiFe1-xCrx(x=0,0.3)复相合金的储氢特性

采用高能机械球磨法制备了Mg 10%TiFe1-xCrx(x=0,0.3)复相储氢合金,对比研究了球磨复相合金和球磨纯镁的微结构与储氢性能.研究结果表明:在纯Mg中添加质量分数为10%的TiFe1-xCrx(x=0,0.3)进行复合球磨,可以明显提高其吸放氢性能;在相同温度条件下,x=0.3的含铬复相合金具有最佳的吸放氢性能,其中在613 K下的吸氢容量(氢的质量分数)为7.14%,放氢容量(氢的质量分数)为6.91%;在493～573 K的较低温度下,含铬复相合金表现出更好的放氢动力学性能.通过XRD、SEM、EDS分析研究表明,TiFe1-xCrx(x=0,0.3)合金粉以细小颗粒的形式分散镶嵌在镁粉基体上成为催化活性点,改善了体系的吸放氢性能.     

Development of Rare Earth Hydrogen Storage Alloys: Correlation Between Structure,Stability, and Hydrating Properties

The structure of β-LaNi₅H_x is mentioned. Special emphasis is laid on the influence of substitutions with metallic elements on the thermodynamic properties of the rare-earth-nickel hydrogen storage alloys. The models of the heat of hydride formation are studied attentively. The relation between the stability and the heat of formation of intermetallic compounds including with other physical properties is discussed. The relations between hydriding properties and the geometric and electronic structure of the intermetallic compounds are presented.     

新型超导体材料MgB_2的电子结构随压强的变化关系

根据密度泛函理论运用全势能线性muffin tin轨道 (FP LMTO :full potentiallinear muffin tin orbital)方法计算了不同压强下MgB2 晶格常数发生变化时的电子结构的变化情况 ,得出态密度的倒数与临界温度的自然对数成线性关系 ,符合BCS理论 ,从而进一步证实了MgB2 的超导机制为电—声子耦合BCS机制     

快淬对贮氢合金组织和电化学性能的影响

通过XRD、TEM、DTA分析和电化学实验 ,研究了快淬对贮氢合金组织和电化学性能的影响。研究表明 ,成分均匀性改善和单胞体积减小是影响快淬贮氢合金电化学性能的主要因素 ,其中 ,前者使充放电循环稳定性提高 ,后者使放电容量降低。在本研究中 ,快淬速度为 10m/s时 ,合金成分的均匀性已较铸态有明显改善 ,更高的快淬速度并不能使成分的均匀性进一步大幅度提高 ,反而使单胞体积减小 ,因此 ,快淬速度为 10m/s时 ,快淬合金的综合电化学性能最佳。