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。     

纳米氧化铜掺杂对储氢合金电极性能的影响

采用纳米氧化铜作为添加剂制备储氢合金电极, 考察了氧化铜对储氢合金电池储备容量的调节作用, 分析了掺杂后电极及电池质量的变化, 研究了掺杂合金电极的电化学性能, 并用SEM、EIS、CV等方法分析了反应的电化学机理. CV、SEM结果表明, 氧化铜在首次充电过程中被还原成低价态沉积在合金颗粒表面, 由于氧化铜比容量远大于合金, 可以通过掺杂氧化铜调节合金的储备容量. 电化学测试结果表明, 掺杂合金电极具有更好的高倍率充放电能力和循环性能. EIS分析结果表明, 掺杂合金电极导电性增强, 电化学活性提高.     

锆系Laves相储氢合金电极的性能研究

Ｚｒ（Ｖ０．２Ｍｎ０．２Ｍｏ０．０６Ｎｉ０．５４）２．４合金经ＨＦ溶液处理后，合金表面由富Ｚｒ和富Ｍｎ层转变成富Ｎｉ层，从而使电极初期活化周期明显缩短，电极表面氢吸附性能改善。表面反应电阻减小。本文探讨了上述电极表面反应机理，即表面Ｎｉ的催化、氢吸附和氢转移机理，对阻抗谱进行拟合，给出了相应的电极反应等效电路。     

纳米结构储氢材料的计算研究与设计

对B原子掺杂的石墨烯、碳纳米管和富勒烯、MB2纳米管和ca表面覆盖的纳米管体系的氢气吸附和存储性能进行了第一原理计算,结果表明在表面曲率比较大的碳材料体系中掺B可以增强其对H2的吸附作用;过渡金属原子与H2由于Kubas作用而表现出很大的H2吸附能;碱土金属Ca离子化后的带电电荷的材料体系,由于与H2发生极化作用,也会增强氢气的吸附性能．综合我们的结果和储氢材料研究的最新进展,讨论了影响储氢材料性能的相关因素,就如何增强材料与H2之间的相互作用,使H2吸附能在0．2～0．4eV之间,能够在温和的条件下吸／放氢,并且具有较大的重量和体积储氢量等问题作了简要论述,这些原理对纳米结构储氢材料的设计有一定的指导意义．     

铈对Ti-V-Cr-Fe储氢合金显微组织的影响

使用V-Fe合金为原料制备了Ti24.93V31.17Cr37.40Fe6.50Cex固溶体储氢合金, 采用EPMA和XRD对合金显微组织和相结构进行了分析. 结果表明, 不含Ce的Ti24.93V31.17Cr37.40Fe6.50合金由BCC主相和分布于晶界的Ti9.7Fe3.3O3和TiO0.325相组成. 当Ce添加于合金后, 随着合金中Ce含量的增加, Ti9.7Fe3.3O3和TiO0.325相含量明显减少. Ce的添加抑制了富Ti相的析出, 促进了合金元素尤其是Ti的均匀分布. 此外, 随Ce含量增加, 合金BCC主相平均原子半径和晶格常数随之增大, 有利于增大合金的储氢容量.     

纳米限域的储氢材料

氢能作为洁净、理想的二次能源,已受到世界各国的广泛关注。然而,氢的储存技术仍然是制约氢能商业化应用的关键技术。利用储氢材料进行储氢被认为是一种安全、高效的固态储氢方式。因此,开发新型高容量的储氢材料与储氢技术成为氢能领域研究的热点之一。纳米限域是将材料填充到纳米孔道里,利用材料和纳米孔道的相互作用促进反应的进行,为化学反应提供一个独特的微环境。近年来,纳米限域逐渐发展成为改善储氢材料热力学和动力学的新方法。本文综述了纳米限域的储氢材料的研究进展,从纳米限域的储氢材料制备、储氢性能、反应机理和存在的问题等方面进行讨论,并指出了纳米限域储氢材料的发展趋势。     

镁基储氢合金的表面处理和表面催化

表面处理作为储氢合金性能改善的有效手段，近年来得到了很好的发展和应用，本文简要介绍了镁基储氢合金表面处理的主要方法及其对合金性能的影响。     

超临界状态下炭基材料的储氢

评介了目前各种储氢方法，指出了炭基材料作为储氢材料的优势，综述了近年来纳米炭材料在储氢方面的进展，详细探讨了超临界状态下氢气在纳米孔隙中的吸附机理，并在此基础上提出了研究中的问题及进一步的研究方向。     

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。     

纳米镁储氢材料吸放氢动力学性能的研究进展

综述近十年来国内外有关纳米镁储氢材料吸放氢动力学的研究现状和发展趋势.众多研究表明,应用高能球磨法制备纳米镁复合储氢材料,并以过渡金属氧化物为催化剂,或者用ABx型储氢合金与镁复合,都能显著改善镁的吸放氢动力学性能.     

席夫碱对La-Mg-Ni基储氢合金电化学性能的影响

为提高La-Mg-Ni基储氢合金La_0.73Ce_0.18Mg_0.09Ni_3.20Al_0.21Mn_0.10Co_0.60的电化学性能,由5-溴水杨酸和苯胺合成了一种席夫碱作为表面改性剂,对储氢合金进行表面处理。 从紫外与红外图谱可知,合成了目标席夫碱。 添加1%席夫碱后,合金的相结构没有改变。 与未添加席夫碱的合金电极相比,电极的最大放电容量略有下降,但50次充放电循环后合金电极的容量保持率有较大幅度提高,添加5%席夫碱的电极容量保持率从63%提高到75%,高倍率放电性能也有增加。 经表面处理后,合金电极的交换电流密度I₀与极限电流密度I_L均有大幅度提高,动电位极化曲线也表明合金电极的抗腐蚀能力变强。 以上结果均表明,添加少量席夫碱有助于改善储氢合金电极的电化学性能。     

稀土对LaNi3.5Co0.8Mn0.4Al0.3合金电化学及储氢特性的影响

研究了以Ｃｅ,Ｎｄ和Ｐｒ部分替代ＬａＮｉ３．５Ｃｏ０．８Ｍｎ０．４Ａｌ０．３中的Ｌａ后对合金电化学及储氢特性的影响。稀土含量的变化明显改变合金的电化学及储氢特性。随着Ｎｄ含量的增加,合金的放电容量降低。     

稀土储氢合金浆液的吸氢性能

研究了富镧混合稀土－镍储氢合金与有机溶剂组成的悬浮浆液的吸氢行为。测定了温度,搅拌速度及浆液中合金含量对吸氢速率的影响,并以膜模型进行分析,计算。在温度４０℃和４２ｒ．ｓ＾－１的搅拌速度下,合金含量为０．０８ｋｇ．ｋｇ＾－１的浆液中,金属氢化物的转化率可达９５％。     

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。     

电沉积工艺对Mg-Ni储氢合金的电化学性能的影响

用电沉积的方法制备了镁 镍储氢合金,探讨了电沉积条件对合金的电化学性能的影响.XRD显示沉积层中含有非晶态Mg Ni相和微晶态Mg相.AAS分析表明沉积合金中Mg的摩尔分数达 8. 57%.合金的放电容量最高为 75. 547mA·h·g-1.     

LaMg8.40Ni2.34合金的相结构和储氢性能

利用真空感应熔炼和退火方法制备了LaMg_8.40Ni_2.34合金. 采用X射线衍射(XRD)分析、扫描电镜(SEM)和压力-组成-温度(PCT)测试仪测试了合金的相组成、微观形貌和储氢性能. LaMg_8.40Ni_2.34合金由La₂Mg₁₇、LaMg₂Ni和Mg₂Ni组成,且在第一次吸放氢循环中就可以完全活化. 在558 K下的可逆储氢量为3.01%(质量分数), 合金的PCT曲线表现出双吸氢平台, 分别对应着形成的MgH₂和Mg₂NiH₄. 但是放氢曲线却只有一个平台出现, 这是由MgH2和Mg2NiH4之间的协同脱氢作用产生的. LaMg_8.40Ni_2.34合金在吸放氢时的活化能分别为(52.4±0.4)和(59.2±0.1) kJ·mol^-1, 均低于Mg₂Ni合金. 与纯Mg和Mg₂Ni合金相比, LaMg_8.40Ni_2.34合金具有良好的活化性能、较高的储氢性能和优良的动力学性能.     

混合稀土储氢合金中氧和氮的测定

研究了混合稀土储氢合金中氧和氮的测定方法。针对稀土金属高温易挥发、分解的特点,选择适宜的加热温度,使用镍浴,选择高温座坩埚进行试验：选择出了合适的助熔剂的预处理方法。方法已用于实际样品。对含氧0．43％、含氮0.018％的试样,分析精密度为氧4．3％,氮5.9％,加标回收率氧为93％～104％,氮为92％～110％。     

La15Fe77B8型储氢合金的结构和电化学性能

研究了快淬和退火态La15Fe77B8型储氢合金的组织结构和电化学性能。应用中频感应熔炼-快淬方法制备了La15Fe77B8型储氢合金,其组成为La15Fe2Ni72Mn7B2Al2。结构分析表明:快淬La15Fe2Ni72Mn7B2Al2合金为多相结构,包括LaNi5相、La3Ni13B2相和(Fe,Ni)相,快淬合金经1223 K保温3 h,然后在873 K保温3 h退火处理后,LaNi5相增加,La3Ni13B2相几乎消失,(Fe,Ni)相增加且形态变大。电化学测试表明,退火合金的最大容量(307 mAh.g-1)略小于快淬合金(309 mAh.g-1),而循环稳定性有所改善。退火合金电极的倍率放电能力(HRD)低于快淬合金,原因在于交换电流密度(I0)及氢在合金中的扩散系数(D)降低。快淬和退火合金电极在低温233 K时均能放出55%的容量。     

储氢合金抗气体杂质毒化的研究进展

本文综述了氢气中的不同杂质气体对储氢合金吸放氢性能的影响。主要评价了LaNi4.7Al0.3、LaNi5、Fe-Ti、ZrCr2-xFex、Ti(Fe,Mn)等合金及它们的氢化物被CO、CO2、H2S等气体毒化的情况,并通过分析目前提升储氢合金抗毒化能力的主要方法及其使用效果,总结了合金抗毒化研究进展,为今后的发展提出了一些新思路。