论文题目: 稀土系过化学计量比AB5+x无钴储氢合金电极材料研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 材料加工工程
作者: 罗永春
导师: 陈剑虹
关键词: 型无钴合金,化学计量比,快速凝固,晶体结构,电化学性能
文献来源: 兰州理工大学
发表年度: 2005
论文摘要: 在典型商用AB5型计量比储氢电极合金中,Co元素在保持合金电极循环稳定性方面起着十分关键的作用,同时昂贵的Co占合金成本的40～50%,因此研究和开发低钴和无钴的储氢合金电极材料成为近年来AB5型贮氢合金研究的重点。但迄今已研究的实际低钴或无钴AB5型合金在电化学性能方面特别是循环稳定性的改善上仍未得到较好的解决。本文从过计量比合金成份设计、制备方法和工艺、晶体结构分析及电化学实验几个方面系统研究了过计量比组成合金La（NiMnM）5.6～6（M=Al,Fe,Cu,Sn,Cr）的电极化学性能及其影响因素,力求通过对过计量比合金组成及制备工艺的优化,研究开发出具有综合性能良好的无钴低成本储氢合金电极材料。在此基础上,分析了合金晶体微结构对合金电化学稳定的影响和作用。具体内容如下。 1.计算和预测了稀土系贮氢合金LaNi5-xMx（M=Cu,Fe,Co,Mn,Al,Cr）的二元合金及三元合金的形成焓。计算结果表明,添加Cu,Fe,Mn,Cr,Co后使LaNi5-xMx的形成焓-△H减小,Al使形成焓-△H增加;用所计算的生成焓分析了合金高温氢化时的歧化行为,结果表明,合金的生成焓对合金高温氢化行为有较大的影响。 2.在La（NiMn）6合金基础上,研究了高温固溶处理过计量比合金La（NiMn）5.6及La（NiMnM）6.0（M=Cu,Fe,Cr,Sn）的晶体结构和电化学性能。通过中子衍射和XRD粉末衍射全谱拟合分析及结构精修,分析了过计量比合金La（NiMnM）5.6～6（M=Mn,Cu,Fe）的晶体微结构,给出了La、Ni、Mn和M元素在晶胞结构中1a,2c,3g,6e,2e五种等效晶位上的占位分布和特点。通过实验研究,得出.在一定的合金化替代方式下过计量比固溶合金La（NiMnM）6.0（M=Cu,Fe,Cr,Sn）普遍具有良好的电极循环稳定性。当元素M替代La（NiMn）6中Ni时,合金具有良好的电极稳定性:当M替代Mn元素时,合金的电极稳定性下降。适当控制和增加Mn元素在2e等效位置（双原子结构）上的占有率对合金La（NiMnM）6.0保持良好的电极稳定性十分必要。在相同过计量比条件下,随替代元素M含量增加,合金电极放电容量降低;适当减小过计量比组成大小能明显改善和提高合金的储氢量和电化学容量。 3.研究了Al、Fe和淬速对快凝合金La（NiMnM）5.6（M=Al,Fe）的相结构、微观组织及合金电极电化学性能的影响规律,为开发实用的无钴低成本储氢合金电极材料提供了新的思路和途径。经快速凝固处理后,过计量比合金La（NiMnM）5.6均得到了亚稳单相CaCu5型组织。快凝合金微观组织晶态包含有纳米晶、微晶和部分非晶态。随快凝处理的淬速不同,合金凝固组织形态也随之变化,在适宜的
论文目录:
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 储氢合金基本特征和MH／Ni电池工作原理
1.3 贮氢电极合金的研究现状
1.3.1 稀土系AB_5型贮氢电极合金
1.3.2 AB_2型Laves相贮氢电极合金
1.3.3 AB／A_2B型贮氢电极合金
1.3.4 钒基固溶体型贮氢电极合金
第2章 文献综述
2.1 AB_5型贮氢合金的晶体结构
2.1.1 LaNi_5合金晶体结构
2.1.2 合金化替代后AB_5型多元合金的晶体结构
2.1.3 AB_5型合金的氢化物结构
2.2 AB_5型贮氢合金的气态储氢性能
2.3 金属和合金储氢的基本理论
2.4 合金化对AB_5型贮氢合金电化学性能的影响
2.5 低钴和无钴化AB_5型贮氢合金的研究
2.6 问题的提出及本文研究思路和方法
第3章 实验方法
3.1 合金的制备
3.1.1 合金成分设计
3.1.2 合金熔炼及快速凝固合金样品的制备
3.1.3 合金热处理工艺制定
3.2 贮氢电极合金晶体结构及微结构分析
3.2.1 X射线粉末衍射(XRD)分析
3.2.2 中子粉末衍射分析(Neutrons-ray diffraction，NRD)
3.3 中子及X射线衍射图谱Rietveld全谱拟合分析方法基本原理
3.4 合金微观组织及成份分析
3.5 合金电化学性能测试
3.5.1 合金氢化物电极的制备
3.5.2 电化学测试装置
3.5.3 电化学性能测试方法
3.6 贮氢电极合金热力学P-C-T曲线测定
第4章 稀土系贮氢合金LaNi_(5-x)M_x的生成焓计算
4.1 Miedema理论和模型
4.2 合金生成焓计算结果
4.2.1 二元合金生成焓
4.2.2 三元合金生成焓
4.2.3 生成焓与储氢合金歧化反应的关系
4.3 本章小结
第5章 固溶热处理对过计量比合金La(NiMnM)_(5.6～6)(M=Cu，Fe，Cr，Sn)相结构和电化学性能影响
5.1 固溶处理La(NiMnM)_(5.6～6)(x=Cu，Fe，Cr，Sn)合金的相结构
5.2 合金的吸放氢P-C-T曲线
5.3 合金的电化学性能
5.3.1 合金电极的活化性能
5.3.2 合金电极的循环稳定性
5.4 本章小结
第6章 Al元素及淬速对La(NiMn)_(5.6-x)Al_x合金相结构和电化学性能的影响
6.1 合金的相结构
6.2 合金的微观组织
6.3 合金的吸放氢P-C-T曲线和热力学性能
6.4 合金的电化学性能
6.4.1 活化性能和最大放电容量
6.4.2 循环稳定性
6.4.3 合金电极放电过程的动力学性能
6.5 合金晶体结构对电极放电容量和循环寿命影响的讨论
6.6 本章小结
第7章 Fe元素对快凝贮氢合金La(Ni，Mn，Fe)_(5.6)微观结构和电化学性能的影响
7.1 合金的相结构
7.2 合金的微观组织
7.3 合金的放氢P-C-T曲线和热力学性能
7.4 合金的电化学性能
7.4.1 活化性能和最大放电容量
7.4.2 循环稳定性
7.4.3 合金电极放电过程的动力学性能
7.5 合金电化学性能影响因素的分析和讨论
7.6 本章小结
第8章 储氢合金及其氢化物XRD衍射峰宽化及微观应变研究
8.1 合金样品制备
8.2 合金氢化和解析氢后的相结构及微观应变
8.3 过计量比AB_(5+x)储氢合金电极循环稳定性的影响因素和机理分析
8.4 本章小结
结论
致谢
附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录
发布时间: 2006-08-10
参考文献
- [1].储氢合金基复合材料电化学性能的研究[D]. 李苗苗.吉林大学2017
- [2].Mg基多元储氢合金体系的热力学去稳定和循环性能研究[D]. 卢彦杉.华南理工大学2017
- [3].稀土系AB5型低钴及无钴储氢合金研究[D]. 韩晓强.东北大学2016
- [4].Ce添加A2B7型La-Mg-Ni储氢合金的组织结构演变及其电化学性能改善[D]. 吕玮.钢铁研究总院2018
- [5].钛钒镍复相材料制备及电化学储氢性能研究[D]. 林静.吉林大学2018
- [6].AB5型储氢合金及其氢化物的X射线衍射微结构研究[D]. 袁志庆.浙江大学2004
- [7].镁基储氢合金与Mg-Al（Ce）合金的相结构稳定性及相关性能研究[D]. 周惦武.湖南大学2006
- [8].镁镍储氢合金的氢化燃烧制备技术及掺杂改性研究[D]. 徐光亮.四川大学2006
- [9].镁基储氢合金的改性及其催化有机液体吸放氢性能研究[D]. 高林辉.浙江大学2006
- [10].TiO2、SrTiO3/储氢合金电极的光电化学与光充电性能[D]. 王改田.浙江大学2007
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- [4].镁基复合储氢材料的制备及气态储氢性能研究[D]. 王秀丽.浙江大学2006
- [5].La-Mg-Ni系新型贮氢合金结构与电化学性能的研究[D]. 张法亮.兰州理工大学2006
- [6].几类高比能储氢储锂材料的应用基础研究[D]. 董华.武汉大学2004
- [7].镁—镍基贮氢材料的合成工艺及性能、机理研究[D]. 蒙冕武.中南大学2004
- [8].镁基储氢合金与Mg-Al（Ce）合金的相结构稳定性及相关性能研究[D]. 周惦武.湖南大学2006
- [9].镁镍储氢合金的氢化燃烧制备技术及掺杂改性研究[D]. 徐光亮.四川大学2006
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