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CeMnAl新型金属氢化物电极研究

作　者: 侯春平
导　师: 赵敏寿
学　校: 燕山大学
专　业: 应用化学
关键词: 贮氢合金 负极材料 相结构 电化学性能 非化学计量比 P-C-T曲线 热力学性能
分类号: TG139.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 22次
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内容摘要


本文的目的是改善稀土基AB2型Laves相CeMnAl贮氢合金的电化学性能，制备了CeMn1-xAl1-xNi2x、CeMn0.25Al0.25Ni1.5+x、CeMn0.25Al0.25Ni2.4-xCox、Ce1-xTixMn0.35Al0.25Ni1.5和Ce1-xZrxMn0.35Al0.25Ni1.5合金。利用XRD、SEM-EDS等分析手段，研究了CeMn1-xAl1-xNi2x合金、CeMn0.25Al0.25Ni1.5+x超化学计量比合金、CeMn0.25Al0.25Ni2.4-xCox合金的相结构、表面形貌、组成。结果表明，CeMn1-xAl1-xNi2x合金结构发生了变化，由x=0时单一的C15立方Laves相结构变成x=0.25，0.50，0.75时的多相结构；CeMn0.25Al0.25Ni1.5+x和CeMn0.25Al0.25Ni2.4+xCox合金均主要含有六方的CeAl相和立方的CeNi相，随Ni取代量和Co取代量的增加，X射线衍射峰均向低角度方向偏移。通过测定P-C-T曲线、放电容量、高倍率放电、容量衰减率、高温放电容量，研究了不同元素以及不同含量对合金电化学性能的影响。结果表明：CeMn1-xAl1-xNi2x合金电极的放电容量随Ni取代量的增大而增加，容量衰减变缓，倍率放电性能提高；CeMn0.25Al0.25Ni1.5+x合金随Ni超化学计量的增加，合金电极放电容量增加、容量衰减加快、倍率放电性能提高；随Co取代量的增加，CeMn0.25Al0.25Ni(2.4-xCox合金电极循环稳定性得到改善，倍率放电性能提高，但放电容量略有下降；适量Ti、Zr对CeMn0.35Al0.25Ni1.5合金A侧Ce的取代能够改善合金电极的高温活化性能和循环稳定性，并提高了合金电极338 K时的放电容量。P-C-T曲线表明，无Ni的CeMnAl氢化物放氢平衡氢压过低，几乎没有平衡氢压平台，随Ni取代量的增加和第二相的形成，合金氢化物的平衡氢压平台斜率变小，宽度增大，平衡氢压升高。Ni的取代使合金氢化物的△HΘ和△SΘ向正向偏移，合金氢化物变得不稳定、电化学放氢变得更易进行，这是CeMnAl贮氢合金电化学活性得到改善的热力学因素。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章 绪论  10-27
  1.1 选题的出发点和科学意义  10-11
  1.2 MH-Ni电池的工作原理  11-14
    1.2.1 电池的化学反应  11-12
    1.2.2 负极合金上的电极反应机理  12-14
  1.3 贮氢合金与贮氢电极合金的介绍  14-16
    1.3.1 贮氢合金  14-15
    1.3.2 贮氢电极合金  15-16
  1.4 贮氢电极合金的分类及研究开发概述  16-21
    1.4.1 AB_5型稀土基合金  17-18
    1.4.2 AB_2型Laves相合金  18
    1.4.3 AB型贮氢合金  18-19
    1.4.4 A_2B型镁基贮氢合金  19
    1.4.5 AB_3型贮氢合金  19-20
    1.4.6 V基固溶体合金  20-21
    1.4.7 纳米合金和非晶合金  21
  1.5 AB_2型合金研究的最新进展  21-24
  1.6 本课题的研究内容和方法  24-27
    1.6.1 本课题的研究目的  24-25
    1.6.2 本课题的研究方法和手段  25-27
第2章 实验内容和方法  27-32
  2.1 实验药品及仪器  27
    2.1.1 实验药品及材料  27
    2.1.2 实验设备及仪器  27
  2.2 实验内容及流程  27-32
    2.2.1 贮氢合金的制备  28
    2.2.2 贮氢合金的微观结构分析  28
    2.2.3 合金电极及模拟电池的制备  28-29
    2.2.4 电化学性能测试  29-32
第3章 实验结果与讨论  32-60
  3.1 CeMn_(1-x)Al_(1-x)Ni_(2x)合金的结构和电化学性能  32-43
    3.1.1 合金结构分析  32-34
    3.1.2 CeMn_(1-x)Al_(1-x)Ni_(2x)合金电极的电化学性能  34-39
    3.1.3 合金氢化物的热力学性能  39-43
  3.2 CeMn_(0.25)Al_(0.25)Ni_(1.5+x)合金的结构和电化学性能  43-50
    3.2.1 合金结构分析  43-46
    3.2.2 CeMn_(0.25)Al_(0.25)Ni_(1.5+x)合金电极的电化学性能  46-50
  3.3 CeMn_(0.25)Al_(0.25)Ni_(2.4-x)Co_x合金的结构和电化学性能  50-55
    3.3.1 合金结构分析  50-52
    3.3.2 CeMn_(0.25)Al_(0.25)Ni_(2.4-x)Co_x合金电极的电化学性能  52-55
  3.4 Ce_(1-x)Ti_xMn_(0.35)Al_(0.25)Ni_(1.5)和Ce_(1-x)Zr_xMn_(0.35)Al_(0.25)Ni_(1.5)合金电极的放电容量  55-60
    3.4.1 Ce_(1-x)Ti_xMn_(0.35)Al_(0.25)Ni_(1.5)合金的放电容量  55-57
    3.4.2 Ce_(1-x)Zr_xMn_(0.35)Al_(0.25)Ni_(1.5)合金的放电容量  57-60
结论  60-61
参考文献  61-68
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果  68-69
致谢  69-70
作者简介  70

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中图分类: > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 金属学与热处理 > 合金学与各种性质合金 > 其他特种性质合金 > 储氢合金
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