Si元素的添加和退火工艺对La-Mg-Ni系贮氢合金性能的影响

论文摘要

本文应用真空感应熔炼法、退火技术制备了La-Mg-Ni系A2B7型贮氢合金。利用X射线衍射分析了合金的相组成及相结构，采用电化学测试系统测试了合金的电化学性能、高倍率性能及动力学特性，用P-C-T曲线测试仪测试了铸态及退火态合金的气态吸氢性能。研究结果为进一步提高La-Mg-Ni系电极合金的综合电化学性能提供了可靠的理论依据，并对解决La-Mg-Ni系贮氢合金的循环稳定性问题具有指导作用。研究了Si元素添加对La-Mg-Ni系La0.75Mg0.25Ni3.4Co0.2Six（x=0-0.2）贮氢合金的相结构和电化学性能的影响：合金具有多相结构，主相为LaNi5和LaNi3相，随着Si含量增加，合金中LaNi5相增加，LaNi3相逐渐减少。合金的最大放电容量随着Si元素的添加量的增加整体呈下降趋势。Si元素的添加改善了合金的循环稳定性，但使合金的最大放电容量下降。合金的高倍率放电性能随着Si元素的添加得到了改善，并且当Si元素含量为0.15时，合金高倍率放电性能、合金的电化学阻抗谱、Tafel极化和氢扩散系数D达到最大值，说明此时合金动力学性能最好。探索了La-Mg-Ni系La0.75Mg0.25Ni3.4Co0.2Six（x=0-0.2）合金的气态吸氢动力学性能。合金具有较好的吸氢速率，温度比压强对合金吸氢量的影响要大。Si元素的添加使合金的吸氢量呈下降趋势，不利于合金的吸氢。考察了退火工艺对La-Mg-Ni系La0.75Mg0.25Ni3.4Co0.2Six（x=0-0.2）合金微观结构和电化学性能的影响：退火处理没有改变La0.75Mg0.25Ni3.4Co0.2Six（x=0-0.2）合金的相结构，退火使LaNi5相的含量增加，LaNi3相减少。退火后合金具有较高的电化学放电容量，改善了循环稳定性。其中以1223K退火温度下的合金电化学性能最好。退火处理改善了La0.75Mg0.25Ni3.4Co0.2Six（x=0-0.2）合金的高倍率放电性能，在退火温度较低时合金表现出良好的动力学性能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 1 绪论
• 1.1 贮氢合金概述
• 1.1.1 贮氢合金的分类
• 1.1.2 贮氢合金的应用
• 1.1.3 贮氢合金的发展
• 1.2 镁基贮氢合金
• 1.2.1 镁基贮氢合金的发展及研究现状
• 1.2.2 镁基贮氢材料研究的发展方向
• 1.3 La-Mg-Ni 系贮氢合金
• 1.3.1 La-Mg-Ni 系合金相图
• 1.3.2 La-Mg-Ni 系合金相结构特性
• 1.3.3 La-Mg-Ni 系合金氢化物
• 1.3.4 La-Mg-Ni 系合金电极的电化学性能
• 1.4 课题研究背景、内容及意义
• 2 实验的原理与方法
• 2.1 合金成分设计及样品制备
• 2.1.1 合金成分设计
• 2.1.2 样品的制备
• 2.2 合金的微观结构分析
• 2.2.1 合金的相结构分析
• 2.2.2 合金的微观组织观察
• 2.3 合金的电化学性能测试
• 2.3.1 电化学性能的表征
• 2.3.2 贮氢合金电极的制备
• 2.3.3 电化学性能的测试方法
• 2.4 合金的电化学动力学测试
• 2.4.1 电化学动力学的表征
• 2.4.2 贮氢合金电极的制备
• 2.4.3 电化学动力学的测试方法
• 2.5 吸氢动力学测试
• 0.2）合金相结构和电化学性能的影响'>3 Si 对 La0.75Mg0.25Ni3 .4Co0.2Six（x=0⁰.2）合金相结构和电化学性能的影响
• 3.1 实验方法
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 合金的相组成和相结构
• 3.2.2 合金的电化学性能
• 3.2.2.1 活化性能与最大放电容量
• 3.2.2.2 循环稳定性
• 3.2.3 合金的动力学性能
• 3.2.3.1 高倍率放电性能
• 3.2.3.2 交流阻抗谱 EIS
• 3.2.3.3 Tafel 极化和极限电流密度 IL
• 3.2.3.4 恒电位阶跃和氢扩散系数
• 3.2.4 合金的吸氢动力学性能
• 3.3 本章小结
• 0.2）合金相结构和电化学性能的影响'>4 退火工艺对 La0.75Mg0.25Ni3.4 Co0.2Six（x=0⁰.2）合金相结构和电化学性能的影响
• 4.1 实验方法
• 4.2 结果与讨论
• 4.2.1 退火温度对合金相结构的影响
• 4.2.2 合金的电化学性能
• 4.2.2.1 活化性能与最大放电容量
• 4.2.2.2 循环稳定性
• 4.2.3 合金的动力学性能
• 4.2.3.1 高倍率放电性能
• 4.2.3.2 交流阻抗谱 EIS
• 4.2.3.3 Tafel 极化和极限电流密度 IL
• 4.2.3.4 恒电位阶跃和氢扩散系数
• 4.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 在学研究成果
• 致谢