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镁基贮氢合金电极材料电化学研究

2020-11-23阅读(759)

镁基贮氢合金电极材料电化学研究

论文摘要

本文分别用Pd对Mg0.9Ti0.1Ni合金的Mg侧和Ni侧进行替代,考查了Pd的替代对合金电极循环充放电性能、电极动力学性能、腐蚀行为的影响。对Mg0.9Ti0.1Ni1-xPdx （x = 0, 0.05, 0.10, 0.15）和Mg0.9-xTi0.1PdxNi （x = 0.04, 0.06, 0.08, 0.10）合金,Pd的替代有效改善了合金的循环稳定性,其中Mg0.8Ti0.1Pd0.1Ni合金在经过80次充放电循环后,仍能保持200 mAh/g的放电容量。Pd对Ni和Mg的替代均能有效提高合金的腐蚀电位,降低腐蚀电流,合金表面的钝化膜电阻和厚度也随Pd含量的增加而变大。对Mg0.9-xTi0.1PdxNi （x = 0.04～0.10）合金,其表面氧化程度随Pd含量的增加而减弱,Pd的加入增强了合金的耐腐蚀能力,有效提高了合金的循环稳定性。Pd对Ni的替代提高了合金的电极动力学性能。当Pd含量在0～0.05时,Mg0.9Ti0.1Ni1-xPdx （x = 0～0.15）合金的电极动力学性能随Pd含量增加而提高。当Pd含量进一步增大时,由于合金电阻的增大,致使该合金的电极动力学性能有所下降。基于类似原因,Mg侧替代的Mg0.9-xTi0.1PdxNi （x = 0.04～0.10）合金的电极动力学性能也随Pd含量的增加而下降。由于Pd具有良好的氢扩散能力,Ni侧和Mg侧替代合金的氢扩散系数和极限电流密度均随Pd含量的提高而增大。采用恒电位放电法研究了MgNi、Mg0.9Ti0.1Ni1-xPdx （x = 0～0.15）和Mg0.9-xTi0.1PdxNi （x = 0.04～0.10）合金电极的脱氢动力学,发现三类合金电极的脱氢过程均遵循三维扩散模型。Ni侧和Mg侧替代合金电极的脱氢活化能均随Pd含量的增加而降低。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第一章 文献综述
  • 1.1 Ni/MH 电池发展概况
  • 1.2 Ni/MH 电池的工作原理
  • 1.3 贮氢合金电极的研究现状
  • 5型稀土系贮氢合金'>1.3.1 AB5型稀土系贮氢合金
  • 2型Laves相贮氢合金'>1.3.2 AB2型Laves相贮氢合金
  • 1.3.3 V 基固溶体型贮氢合金
  • 5型稀土系贮氢合金'>1.3.4 非AB5型稀土系贮氢合金
  • 1.3.5 Mg 基贮氢合金
  • 1.4 Mg-Ni 基非晶电极合金的研究进展
  • 1.4.1 基于 MgNi 合金的相关研究
  • 1.4.2 三元合金
  • 1.4.3 四元合金
  • 1.4.4 Pd 用于 MgNi 基非晶合金中的研究
  • 1.5 贮氢电极合金的脱氢动力学
  • 1.6 本文的研究内容
  • 参考文献
  • 第二章 实验方法与设备
  • 2.1 合金成分设计及研究内容
  • 2.2 合金的制备
  • 2.3 合金粉末物相结构的表征测试
  • 2.3.1 X 射线衍射（XRD）分析
  • 2.3.2 透射电镜（TEM）分析
  • 2.4 合金的电化学性能测试
  • 2.4.1 测试电极的制备
  • 2.4.2 电化学测试装置和仪器
  • 2.4.3 电化学性能测试方法
  • 2.5 合金表面的电子能谱分析
  • 2.5.1 XPS 分析
  • 2.5.2 AES 分析
  • 参考文献
  • 第三章 MgNi 合金电极的脱氢动力学
  • 3.1 合金的制备及表征
  • 3.2 恒电位放电法研究脱氢动力学的原理
  • 3.3 实验结果及分析
  • 3.3.1 脱氢反应分数
  • 3.3.2 数据处理与分析
  • 本章小结
  • 参考文献
  • 0.9Ti0.1Ni1-xPdx （x = 0～0.15） 贮氢合金的电化学性质研究'>第四章 Mg0.9Ti0.1Ni1-xPdx （x = 0～0.15） 贮氢合金的电化学性质研究
  • 4.1 合金的制备与表征
  • 0.9Ti0.1Ni1-xPdx （x = 0～0.15） 合金的循环充放电性能'>4.2 Mg0.9Ti0.1Ni1-xPdx （x = 0～0.15） 合金的循环充放电性能
  • 0.9Ti0.1Ni1-xPdx （x = 0～0.15） 合金的电极动力学性质'>4.3 Mg0.9Ti0.1Ni1-xPdx （x = 0～0.15） 合金的电极动力学性质
  • 4.3.1 交换电流密度和极化电阻
  • 4.3.2 电化学阻抗
  • 4.3.3 极限电流密度
  • 4.3.4 氢扩散系数
  • 0.9Ti0.1Ni1-xPdx （x = 00.15） 合金的腐蚀行为'>4.4 Mg0.9Ti0.1Ni1-xPdx （x = 00.15） 合金的腐蚀行为
  • 4.4.1 腐蚀电位
  • 4.4.2 腐蚀电流
  • 4.4.3 合金表面腐蚀行为的电化学阻抗测试及分析
  • 0.9Ti0.1Ni1-xPdx （x = 0～0.15） 合金电极的脱氢动力学'>4.5 Mg0.9Ti0.1Ni1-xPdx （x = 0～0.15） 合金电极的脱氢动力学
  • 本章小结
  • 参考文献
  • 0.9-xTi0.1PdxNi （x = 0.04～0.1） 贮氢合金的电化学性质研究'>第五章 Mg0.9-xTi0.1PdxNi （x = 0.04～0.1） 贮氢合金的电化学性质研究
  • 5.1 合金的制备与表征
  • 0.9-xTi0.1PdxNi （x = 0.04～0.1） 合金的循环充放电性能'>5.2 Mg0.9-xTi0.1PdxNi （x = 0.04～0.1） 合金的循环充放电性能
  • 0.9-xTi0.1PdxNi （x = 0.04～0.1） 合金的电极动力学性质'>5.3 Mg0.9-xTi0.1PdxNi （x = 0.04～0.1） 合金的电极动力学性质
  • 5.3.1 交换电流密度和极化电阻
  • 5.3.2 电化学阻抗
  • 5.3.3 极限电流密度
  • 5.3.4 氢扩散系数
  • 0.9-xTi0.1PdxNi （x = 0.04～0.1） 合金的腐蚀行为'>5.4 Mg0.9-xTi0.1PdxNi （x = 0.04～0.1） 合金的腐蚀行为
  • 5.4.1 腐蚀电位
  • 5.4.2 腐蚀电流
  • 5.4.3 合金的表面分析
  • 5.4.4 合金表面腐蚀行为的电化学阻抗测试及分析
  • 0.9-xTi0.1PdxNi （x = 0.04～0.1） 合金电极的脱氢动力学'>5.5 Mg0.9-xTi0.1PdxNi （x = 0.04～0.1） 合金电极的脱氢动力学
  • 本章小结
  • 参考文献
  • 第六章 结论
  • 作者简介及发表论文
  • 致谢

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