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。