不同碱溶液表面处理对稀土镁镍基储氢合金的影响

采用相同浓度即6 mol·L^-1 LiOH、NaOH和KOH对稀土镁镍基储氢合金进行表面处理,研究了不同碱溶液和不同处理时间对合金表面形貌、组成和电极电化学性能的影响。研究表明,合金经6 mol·L^-1 NaOH溶液处理10 min后具有最好的综合电化学性能。但随着处理时间的延长,采用6 mol·L^-1 NaOH溶液处理的合金放电容量衰减明显,实验证明这是由合金表面稀土元素和Al元素的大量溶解进入碱溶液造成的。3种碱溶液比较,LiOH溶液能有效去除合金表面镁元素减少合金在碱溶液处理过程中的氧化,虽然形成的表面不利于H在合金表面的吸脱附,却能有效提高合金在碱溶液中的抗腐蚀能力,提高合金的循环稳定性。     

储氢合金的表面处理

概要介绍了储氢合金表面改性处理的几种主要途径，并讨论了它们的特点及发展现状。     

非金属与金属的协同作用对镁基储氢合金电化学性能的影响

用机械球磨法分别以Ti、B、复合物TiB对非晶态Mg45Ti3V2Ni50储氢合金进行了表面修饰.实验结果表明,恰当比例的TiB球磨修饰对镁基储氢合金循环稳定性远好于Ti、B同比例单独修饰合金电极的效果.Mg45Ti3V2Ni50与TiB质量比为2∶1的Mg45Ti3V2Ni50-TiB(2∶1)复合合金电极的初始放电容量为529.4mAh·g-1,第50次循环放电容量仍为277.1mAh·g-1.复合物TiB中Ti、B元素之间和复合合金中合金元素与TiB之间产生了金属与非金属的协同作用,导致复合合金新的立体褶皱结构的生成,增强了修饰层与合金间的作用,Mg45Ti3V2Ni50-TiB(2∶1)合金电极表面活性增强,循环稳定性显著提高.     

新型镁基储氢合金的合成及电化学性能的研究

用扩散法成功地合成了Mg_1.5Al_0.5-xNiV_x(x=0,0.1,0.2,0.3,0.4)系列合金。XRD结构分析表明,合金中出现一个新的物相,其化学式为Mg₃AlNi₂,属立方晶系,Fd3m空间群,新相具有很好的电化学性能。钒的添加使合金的容量进一步提高。未经任何预处理的Mg_1.5Al_0.3V_0.2Ni合金的最大放电容量达到333mA·h·g^-1(50mA·g^-1,-0.5Vvs.Hg/HgO).Al对六方晶系Mg₂Ni合金结构中Mg的部分取代对于延长合金的循环寿命有重要作用。     

镁基复合储氢材料

镁基储氢材料以其低成本，高能量密度，引起人们的广泛关注，本文简要介绍了镁基复合储氢材料的最新进展。     

稀土元素改性钒基固溶体储氢合金研究进展

钒基固溶体储氢合金具有体心立方(BCC)结构,储氢质量分数在3.8%以上,充放电容量为1052 mA·h/g,优于AB₂和AB₅等系列合金,并且在常温常压下表现出较高的氢溶解度和扩散系数,因此在氢储运系统以及氢能源供应等领域具有广阔的应用前景,但钒基固溶体合金存在着活化难度大、放氢条件苛刻、循环寿命短以及对氧敏感易氧化等问题。研究表明,稀土对多种固态储氢材料均有很好的改性作用,将稀土元素通过元素替代或掺杂的方式加入到钒基固溶体合金中,有助于生成高活性的稀土或稀土氧化物第二相,可明显改善材料的吸放氢热力学、循环稳定性以及抗毒化性质,同时可减少材料内的氧含量,提高材料的活化特性。电化学性能方面,稀土元素的添加能显著提升合金电极的循环稳定性、耐腐蚀能力以及高倍率放电性能。因此,稀土元素取代是实现钒基固溶体储氢材料实际应用的一项行之有效的方法。本文报道了近30年稀土改性钒基固溶体储氢合金的研究现状,重点总结了稀土元素的作用机制,并对今后重点研究方向进行了展望。     

Mg基非晶合金及La-Mg-Ni基复合物储氢电极的结构与电化学性能

Mg50Ni50非晶合金具有较高的初始放电容量（500mAh／g），有希望成为Ni-MH二次电池的负极合金材料。但较差的循环稳定性限制了它的进一步开发和应用。为此，本研究采用机械合金化方法，基于Mg侧进行元素替代，获得了四元Mg0.9-xTi0.1PdxNi（X=0．04-0．1）储氢合金。XRD和TEM分别从宏观和微观角度证实该系列合金仍为非晶态合金。本研究还发现，随着Pd含量的增加，腐蚀电流降低；合金的抗腐蚀能力提高。当Pd含量达到0．1的时候，Mg0.8Ti0．1Pd0．1Ni合金的耐蚀能力达到最大，其容量保持率也达到最高，经80次循环后放电容量仍然保持在200mAh／g以上。 AB3型La-Mg-Ni储氢合金与Mg基合金类似之处在于：具有较高的初始放电容量但循环容量保持率较低。为此，本研究将AB3型La0.7Mg0.3Ni3.5合金与具有较高循环稳定性的AB2型Ti0.17Zr0．08V0.35Cr0．1Ni0．3合金相复合，获得新型AB3-AB2复相合金。XRD研究表明复合物中La0．7Mg0．3Ni3．5和Ti0.17Zr0.08V0．35Cr0．1Ni0．3仍旧保持原有结构。扫描电镜（SEM）研究发现，复合物颗粒的平均尺寸在50μm左右。由于Ti0．17Zr0．08V0.35Cr0．1Ni0．3相的防护，复合物的耐腐蚀能力及100次循环容量保持率（62．3％）得以显著提高。     

镁基储氢材料研究新进展

综述了近几年镁基储氢材料研究的最新进展,总结了目前改善镁基储氢材料性能所用的主要方法,例如反应机械合金化、氢化燃烧合成、掺杂催化元素、制备复合材料、组元替代等。指出采用反应机械合金化法、储氢合金组元调整以及添加催化剂是改善性能最有效的途径。     

镁镍系储氢合金的制备研究

镁系储氢合金具有储氢量高，低成本，轻质化等优点。Mg和Mg2Ni的理论储氢量分别为7．6wt％和3．6wt％，远高于其它类储氢合金。但Mg-Ni系合金的室温下吸放氢动力学性质差，在碱性电解液中容易氧化，长期以来Mg2Ni储氢合金并未能向LaNi5型合金那样适用预Ni-MH的负极材料。近年来，对Mg2Ni型合金的性能研究表明，它的理论放电容量接近1000mAh／g，远高于当前主要商用LaNi5型合金（放电容量仅为370mAh／g）。     

铜在储氢合金表面包铜电极中的行为

在密封的电池体系中，包铜储氢合金电极具有较好的抗氧化能国和；而在强碱性溶淤 中，铜在电极工作的电位范围内具有一定的稳定性，但当扩展扫描范围，将出现铜的氧化不这原反应。     

Structural and electrochemical properties of high-capacity Ml-Mg-Ni-based hydrogen storage alloys

The Ml-Mg-Ni-based (Ml = La-rich mixed lanthanide) hydrogen storage alloy Ml_0.88Mg_0.12Ni_3.0-Mn_0.10Co_0.55Al_0.10 was prepared by inductive melting. The micro-structure was analyzed by XRD and SEM. The alloy consists mainly of CaCu₅-type phase, Ce₂Ni₇-type phase and Pr₅Co₁₉-type phase. The electrochemical measurements show that the maximum discharge capacity is 386 mAh/g, 16.3% higher than that of the commercial AB₅-type alloy (332 mAh/g). At discharge current density of 1 100 mA/g, high rate dischargeability is 62%, while that of the AB5-type alloy is only 45%. The discharge capacity decreases to 315 mAh/g after 300 charge/ discharge cycles, 81.5% of the maximum discharge capacity. __________ Translated from Journal of Xi’an Jiao Tong University, 2008, 42(3) (in Chinese)     

缺陷对混合稀土贮氢合金性能的影响

贮氢合金是一种重要的功能材料。在多种贮氢合金中,AB~5型稀土系贮氢合金的应用最为广泛。本文用正电子湮没技术(PAT)对AB~5型混合稀土贮氢合金的缺陷进行了研究,并结合X射线衍射(XRD)测试、循环伏安(CV)测试以及合金容量的测定,对合金的结构及性能进行了研究。结果表明,合金微观缺陷的存在能大幅度提高金的性能。     

电化学方法研究贮氢电极合金的P—C—T曲线

根据电化学和热力学的基础理论,考虑了氢气的逸度、碱液中水的活度以及碱液中水蒸汽的分压等影响因素,精确计算了金属氢化物电极反应的能斯特方程。结合三电极测试体系,建立了一套贮氢电极合金的P-C-T曲线电化学测定方法,并给出实验操作及相关参数确定的细节。该方法适用于涉及到大量实验工作的贮氢电极合金的成分优化及工艺研究。     

Pt@MOF-177: synthesis, room-temperature hydrogen storage and oxidation catalysis

The gas-phase loading of [Zn(4)O(btb)(2)](8) (MOF-177; H(3)btb=1,3,5-benzenetribenzoic acid) with the volatile platinum precursor [Me(3)PtCp'] (Cp'=methylcyclopentadienyl) was confirmed by solid state (13)C magic angle spinning (MAS)-NMR spectroscopy. Subsequent reduction of the inclusion compound [Me(3)PtCp'](4)@MOF-177 by hydrogen at 100 bar and 100 degrees C for 24 h was carried out and gave rise to the formation of platinum nanoparticles in a size regime of 2-5 nm embedded in the unchanged MOF-177 host lattice as confirmed by transmission electron microscopy (TEM) micrographs and powder X-ray diffraction (PXRD). The room-temperature hydrogen adsorption of Pt@MOF-177 has been followed in a gravimetric fashion (magnetic suspension balance) and shows almost 2.5 wt % in the first cycle, but is decreased down to 0.5 wt % in consecutive cycles. The catalytic activity of Pt@MOF-177 towards the solvent- and base-free room temperature oxidation of alcohols in air has been tested and shows Pt@MOF-177 to be an efficient catalyst in the oxidation of alcohols.     

电感耦合等离子体质谱法测定镁合金中的多种元素

用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)法测定了镁合金中的Be、Al、Ca、Fe、Mn、Ni、Cu、Zn、Ag、Cd、Sn、La、Ce、Pb14种元素,进行了稳定性实验以及Cu、Zn、Ni、Mg、Al基体实验,考察了共存元素的干扰.镁合金标准物质测定值与参考值符合较好,方法检出限为0.0002～0.3346 μg/g,相对标准偏差RSD＜10%.     

贮氢合金表面分析和金属氢化物电极电催化活性

贮氢合金表面状态和组成是影响金属氢化物(MH)电极电催化活性的重要因素, MH电极的表面改性处理是改善电极性能的有效方法。用XPS, ICP, BET方法分析了处理后贮氢合金表面组成和状态的变化。讨论了化学还原处理对MH电极电催化活性的影响, 结果表明: 化学还原处理大大提高了MH电极反应的交换电流密度和减低了电极反应活化能。     

基于绿色氢科学理念构筑从低碳制氢到高效储氢的氢能体系

本文从低碳制氢和高效储氢的角度思考及探讨氢能体系绿色化发展过程中的关键科学问题.提出＂绿色氢科学＂理念与＂低碳制氢,高效储氢＂技术发展路线图,以期通过相关科学问题的认识,来构建具有高度原子经济性及可持续性的绿色氢能体系.