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稀土系AB3型储氢电极合金的性能研究

2020-12-02阅读(708)

稀土系AB3型储氢电极合金的性能研究

论文摘要

稀土系AB3型储氢合金因其具有放电容量高、易活化等优点而倍受人们的关注，但是合金电极的循环稳定性较差阻碍了其在实际中的应用。本文在国内外稀土系AB3型储氢合金的研究进展基础上，制备出稀土系AB3型储氢合金，运用X射线衍射、循环充放电、循环伏安、P-C-T测试等方法研究Mg和稀土元素对合金的气态储氢特性及电化学性能的影响，以期开发出高容量和长寿命的新型稀土系AB3型储氢电极合金。研究结果表明：1、采用高频感应熔炼制备La0．7Ca0．3Ni2．8-xMgx（x=0．1～0．4）合金，进行X射线衍射（XRD）实验、气相储氢性能测试和电化学性能测试，分析Mg部分替代Ni对合金的储氢和电化学性能的影响。结果表明，合金具有多相结构，当x=0．1、0．3时，合金的主相是CaCu5-型结构的LaNi5相，当x=0．2、0．4时，合金的主相是AB2-型Laves相LaNi2相；当x=0．1、0．2、0．3、0．4时合金电极的最大放电容量分别为244．7 mAh／g、140．8 mAh／g、257．6mAh／g、164mAh／g；合金La0．7Ca0．3Ni2．7Mg0．1在2MPa氢压、25℃下的储氢量达到1．1wt．％。2、La3(Ni0．80Co0．15Al0.05)9合金经过熔炼后按La3(Ni0．80Co0．15Al0．05)9+Mg-xwt．％（x=10～40）与镁粉混合，混合粉末压片并在800℃下烧结5小时，研究结果表明，合金的主相包括La2Ni7相和CaCu5-型结构的La（Al，Ni）5相，有少量的Mg17La2、La（Al，Co）5和MgNi2相；电化学测试结果表明，合金易活化，Mg含量的增加使合金电极的放电容量下降，但是能够提高合金电极的充放电电压。3、利用电弧炉熔炼法分别制备(La1-xNdx)3(Ni0．80Co0．15Al0．05)。（x=0．1～0．4）和(La+（0．9）Re0．1)3(Ni0．80Co0．15Al0．05)9（Re=La，Ce，Pr，Nd）储氢合金，储氢特性及电化学测试结果显示，(La0．9Nd0．1)3(Ni0．80Co0．15Al0．05)9合金的储氢性能和电化学性能相对其它合金来说要好，在40℃时的吸氢量达到1．34wt．％，最大放电容量为237．4mAh／g。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 绪论
  • 1.1 Ni/MH电池的发展概况
  • 1.2 Ni/MH电池的工作原理
  • 1.3 储氢电极合金的分类及开发现状
  • 5型稀土系储氢合金'>1.3.1 AB5型稀土系储氢合金
  • 2型Laves相钛、锆系储氢合金'>1.3.2 AB2型Laves相钛、锆系储氢合金
  • 1.3.3 AB型钛系储氢合金
  • 2B型镁基储氢合金'>1.3.4 A2B型镁基储氢合金
  • 1.3.5 钒基固溶体型储氢合金
  • 3型储氢电极合金的发展现状'>第二章 文献综述稀土系AB3型储氢电极合金的发展现状
  • 3型储氢电极合金的发展概况'>2.1 稀土系AB3型储氢电极合金的发展概况
  • 3型储氢电极合金'>2.2 AB3型储氢电极合金
  • 2.3 制备方法对储氢合金的性能影响
  • 2.4 储氢合金的应用
  • 2.5 提出问题及本文的研究内容
  • 第三章 实验方法
  • 3.1 储氢合金的成分设计及样品制备
  • 3.1.1 合金成分设计
  • 3.1.2 合金样品制备
  • 3.2 储氢合金相结构分析
  • 3.3 储氢合金的气态储氢性能
  • 3.3.1 储氢合金的气态P-C-T测试
  • 3.3.2 储氢合金动力学性能测试
  • 3.4 储氢合金的电化学性能测试
  • 3.4.1 储氢合金电极的制备
  • 3.4.2 电化学测试设备
  • 3.4.3 电化学性能测试方法
  • 第四章 La-Mg-Ni系多元储氢电极合金的性能研究
  • 4.1 引言
  • 4.2 结果与讨论
  • 0.7Ca0.3Ni2.8-xMgx（x=0.1～0.4）合金的晶体结构'>4.2.1 La0.7Ca0.3Ni2.8-xMgx（x=0.1～0.4）合金的晶体结构
  • 0.7Ca0.3Ni2.8-xMgx（x=0.1～0.4）合金的气相储氢特性'>4.2.2 La0.7Ca0.3Ni2.8-xMgx（x=0.1～0.4）合金的气相储氢特性
  • 0.7Ca0.3Ni2.8-xMgx（x=0.1～0.4）合金的电化学性能'>4.2.3 La0.7Ca0.3Ni2.8-xMgx（x=0.1～0.4）合金的电化学性能
  • 4.3 结果
  • 3(Ni0.80Co0.15Al0.05)9+Mgxwt.%（x=10～40）合金的相结构与电化学性能研究.'>第五章 La3(Ni0.80Co0.15Al0.05)9+Mgxwt.%（x=10～40）合金的相结构与电化学性能研究.
  • 5.1 结果与讨论
  • 5.1.1 相结构分析
  • 5.1.2 循环寿命测试结果分析
  • 5.1.3 循环伏安测试结果分析
  • 5.2 结论
  • 3型储氢电极合金的吸放氢动力学性能及电化学性能研究'>第六章 稀土系AB3型储氢电极合金的吸放氢动力学性能及电化学性能研究
  • 6.1 前言
  • 6.2 结果与分析
  • 1-xNdx)3(Ni0.80Co0.15Al0.05)9（x=0.1～0.4）合金的吸放氢动力学性能'>6.2.1 (La1-xNdx)3(Ni0.80Co0.15Al0.05)9（x=0.1～0.4）合金的吸放氢动力学性能
  • 1-xNdx)3(Ni0.80Co0.15Al0.05)9（x=0.1～0.4）合金的电化学性能'>6.2.2 (La1-xNdx)3(Ni0.80Co0.15Al0.05)9（x=0.1～0.4）合金的电化学性能
  • 1-xNdx)3(Ni0.80Co0.15Al0.05)9（Re=La,Ce,Pr,Nd）合金的吸放氢动力学性能'>6.2.3 (La1-xNdx)3(Ni0.80Co0.15Al0.05)9（Re=La,Ce,Pr,Nd）合金的吸放氢动力学性能
  • 1-xNdx)3(Ni0.80Co0.15Al0.05)9（Re=La,Ce,Pr,Nd）合金的电化学性能'>6.2.4 (La1-xNdx)3(Ni0.80Co0.15Al0.05)9（Re=La,Ce,Pr,Nd）合金的电化学性能
  • 6.3 结论
  • 第七章 总结
  • 参考文献
  • 致谢
  • 攻读硕士学位期间概况

    • 相关论文文献

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