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元素硼和钼对AB_5型贮氢合金电化学和动力学性能的影响

作　者: 杨淑琴
导　师: 韩树民
学　校: 燕山大学
专　业: 应用化学
关键词: 贮氢合金 元素替代 相结构 电化学性能 动力学性能
分类号: TG139.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


本文采用感应熔炼和电弧熔炼的方法分别制备了MmNi3.70-xMn0.35- Co0.60Al0.25Bx（Mm代表由40.63%的La、41.98%的Ce、4.02%的Pr和13.37%的Nd组成的混合稀土金属;x = 0.00, 0.10, 0.15, 0.20, 0.25）和La0.35Ce0.65- Ni3.54Co0.80-xMn0.35Al0.32Mox（x = 0.00, 0.10, 0.15, 0.20, 0.25）贮氢合金。使用XRD对合金的相结构进行表征,合金电极的电化学性能主要通过恒电流充/放电的方法测试,动力学性能采用线性极化、阳极极化、恒电位阶跃、循环伏安等方法进行测试。XRD图谱分析表明,在MmNi3.70-xMn0.35Co0.60Al0.25Bx（x = 0.00, 0.10, 0.15, 0.20, 0.25）贮氢合金体系中,不含硼合金（x = 0）中仅有CaCu5型结构的LaNi5相,而含B合金（x > 0）由LaNi5相和少量CeCo4B型结构的第二相组成,且第二相的含量随B含量x的增加而增加;对于La0.35Ce0.65Ni3.54Co0.80-xMn0.35- Al0.32Mox（x = 0.00, 0.10, 0.15, 0.20, 0.25, 0.30, 0.40）贮氢合金,Mo部分替代Co之后,合金保持CaCu5型结构的LaNi5相。在MmNi3.70-xMn0.35Co0.60Al0.25Bx（x = 0.00, 0.10, 0.15, 0.20, 0.25）贮氢合金中,由于第二相的生成,含硼合金电极的活化性能得到改善;随着B含量增加,合金电极的高倍率放电性能先增大后减小,在x = 0.20处达到最大;当x从0.00增加到0.25时,合金电极的交换电流密度I0从x = 0.00的284.17 mA/g增加到x = 0.20时的327.07 mA/g,又降低到x = 0.25时的293.04 mA/g,合金电极内部氢的扩散系数D从0.93×10-10 cm2/s （x = 0.00）增加到1.58×10-10 cm2/s （x = 0.20）,进而又降低到1.12×10-10 cm2/s （x = 0.25）。当x = 0.20时,合金具有较好的电化学动力学性能。对于La0.35Ce0.65Ni3.54Co0.80-xMn0.35Al0.32Mox（x = 0.00, 0.10, 0.15, 0.20, 0.25, 0.30, 0.40）贮氢合金,Mo替代Co使得合金电极易于活化,并且对合金电极的高倍率放电性能也是有利的（最佳的替代量是x = 0.25）,在1200 mA/g的放电电流密度下,合金电极的高倍率放电性能（HRD）从38.3% （x = 0.00）增加到50.9% （x = 0.25）接着又降低到40.2% （x = 0.40）;随着Mo替代量的增加,合金电极的交换电流密度I0逐渐增大,合金电极的氢扩散系数先增加后降低,在x = 0.25时达到最大。当x = 0.25时,合金具有较好的电化学和动力学性能。

全文目录


摘要  4-6
Abstract  6-10
第1章 绪论  10-25
  1.1 选题背景及意义  10-11
  1.2 MH-Ni 电池的工作原理  11-13
  1.3 MH-Ni 电池负极贮氢合金材料的概况  13-16
  1.4 负极材料贮氢合金充放电动力学  16-18
  1.5 提高AB_5 型贮氢合金性能的途径  18-19
  1.6 元素替代的影响  19-23
    1.6.1 A 侧元素替代  19-20
    1.6.2 B 侧元素替代  20-21
    1.6.3 非化学计量比  21-22
    1.6.4 双相合金  22-23
  1.7 本课题的研究思路和研究内容  23-25
第2章 实验材料和实验方法  25-32
  2.1 实验设备和材料  25
  2.2 贮氢合金的制备  25-26
  2.3 合金的化学组成与相结构分析  26
  2.4 合金电极的制备  26
  2.5 合金电极电化学测试  26-29
    2.5.1 电化学性能测试装置  26-27
    2.5.2 电化学性能测试方法  27-29
  2.6 合金电极动力学测试  29-32
    2.6.1 动力学性能测试装置  29
    2.6.2 动力学性能测试方法  29-32
第3章 B 对稀土基AB_5型贮氢合金相结构和电化学动力学性能的影响  32-45
  3.1 相结构  32-35
  3.2 压力-组成等温线  35-36
  3.3 电化学动力学特征  36-43
    3.3.1 最大放电容量和循环寿命  36-37
    3.3.2 自放电性能  37-38
    3.3.3 高倍率放电性能(HRD)  38-39
    3.3.4 动力学性能  39-43
  3.4 本章小结  43-45
第4章 Mo 替代Co 对AB_5型贮氢合金相结构和电化学动力学性能的影响  45-59
  4.1 相结构  45-48
  4.2 压力-组成等温线  48
  4.3 电化学动力学特征  48-58
    4.3.1 最大放电容量和放电曲线  48-50
    4.3.2 自放电和循环寿命  50-52
    4.3.3 高倍率放电性能(HRD)  52-53
    4.3.4 动力学性能  53-58
  4.4 本章小结  58-59
结论  59-60
参考文献  60-67
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果  67-68
致谢  68-69
作者简介  69

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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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