退火时间对la0.85mg0.15ni2.75co1.05储氢合金相结构及电化学性能影响的研究(附件)【字数：13540
本文从国内外储氢合金的历史发展和研究现状出发，综合描述了稀土系，镁系，钛系，锆系及钒基固溶体系等储氢合金的发展与研究，在此基础上选取La0.85Mg0.15Ni2.75Co1.05储氢合金作为研究对象，在氩气保护下的磁悬浮炉中进行熔炼，熔炼后手工研磨，将不同元素粉末混合均匀后压片，制作成电极片，然后把合金放到真空容器中在1223K温度下进行退火处理，退火时间分别为4h、8h、16h，测试其退火时间的不同对电化学性能和动力学性能所产生的影响。退火处理后，合金主要由LaNi5相、La4MgNi19相(A5B19型结构Ce5Co19+Pr5Co19)和Ce2Ni7相组成。经电化学测试研究发现，储氢合金电极电化学性能与A5B19型相的相丰度有紧密关系。主相A5B19的相丰度最大时，电化学性能最好。但从实验数据中可以看出，A5B19的相丰度不是随退火时间的延长一直增加，而是先减后增的变化趋势，这是因为部分合金元素在高温时的产生烧损和挥发使得主相的减少降低了合金综合性能。关键词储氢合金 La0.85Mg0.15Ni2.75Co1.05 退火时间 合金相结构
目录
第一章 绪论 1
1.1引言 1
1.2 储氢合金的发展历史 2
1.2.1 储氢合金的发展 2
1.2.2 储氢方式 2
1.2.3 储氢合金的基本类型 3
1.2.4 A侧元素对储氢合金性能的影响 6
1.2.5 B侧元素对储氢合金性能的影响 6
1.3 MH/Ni电池 7
1.3.1 MH/Ni电池的的发展及应用 7
1.3.2 MH/Ni电池的工作原理 7
1.4 本课题的研究意义和内容 9
第二章 实验方法及内容 11
2.1 合金成分设计和样品制备 11
2.2 合金退火处理 11
2.3 合金电化学性能测试 12
2.3.1 合金电极制备 12
2.3.2 开口三电极系统 13
2.3.3 活化性能和最大放电容量 13
2.3.4 循环稳定性 14
2.3.5 高倍率放电性能 14
2. *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072$
3.6 线性极化和交换电流密度 14
2.3.7 交流阻抗 15
2.3.8 恒电位阶跃 15
第三章 实验结果及讨论 16
3.1 相结构和组织分析 16
3.2 合金电极的电化学性能 18
3.2.1活化性能和最大放电容量 18
3.2.2循环稳定性 20
3.3 合金电极的动力学性能 20
3.3.1高倍率放电性能 20
3.3.2 电化学反应阻抗与交换电流密度 22
3.3.3 极限电流密度与氢的扩散系数 24
第四章 实验结果及讨论 26
致谢 27
参考文献 28
第一章 绪论
1.1引言
19世纪后，人类社会步入了现代化，能源问题已经成为人类面临的难题。人类可持续发展离不开能源作为载体。当今世界，石油、煤炭、天然气等化石能源的储量正急剧减少，而这些化石能源是不可再生资源，而且储量有限，不能满足人类长久可持续发展。同时，这些化学能源经过人类多年的开发与使用，已经越来越少。不仅如此，这些化学能源还给地球环境带来了很大的破坏，而且已经越来越影响人类的生存环境。迫于能源需求的压力和人类生存环境的改善，寻找清洁可再生能源成为当前迫切需要解决的问题。
氢能作为一种新型清洁绿色能源。氢能不仅能量密度高，而且取之不尽用之不竭，引起了人们的广泛关注。氢能来源广泛，它可以从水中就可以提取，而且在氧气中燃烧只产生水，没有其他有害气体的产生，不污染环境。而且氢气可以从水中提取，所以氢能在地球上含量相当丰富。由此可见，氢能在未来有着广阔的应用前景。
氢能的利用往往涉及到氢的存储、运输和使用，而氢能的储存是当中最重要的环节，也是目前氢能应用的主要技术障碍，这也是目前氢能在其能够广泛应用方面所需要解决的最重要的问题。起初，氢能的存放方式就是把氢气压缩，然后注入高压钢瓶中保存，这也是现在最为广泛储存氢气的方式。但这种方式不管从能源消耗，还是从安全性方面都有很大的缺点。这种储氢方式需要消耗大量的能量，而且储氢的容器笨重，移动起来极其不方便，安全性也不高。因而，为了能够更安全高效的利用氢能。储氢合金应运而生。储氢合金指的是在一定条件下能可逆的大量吸收、储存、和释放氢气的金属间化合物。储氢合金的研发需要满足一下几点，第一，能够储存和释放大量的氢气；第二，储氢合金的材料对环境无污染；第三，储氢合金的安全性要很高；第四，储氢合金的价格要便宜，能够被广泛应用。
从氢能的研究与开发，氢能的发展已经到达了一定的水平，相对的技术也逐渐成熟，而且氢能的利用也越来越普遍。目前为止，储氢合金应用最成熟的无非就是镍—氢化物电池的负极材料的应用。镍—氢化物新型二次电池能量高、无污染、价格低、安全性高等优点，能够更好地满足其经济、实用、无污染的要求，满足市场的大量需求，非常适合未来电动汽车电池的使用。
储氢合金分类方式很多，但本文介绍其中一种分类，按照金属元素区分，储氢合金分为镁系、稀土系、钛系、锆系、V基固溶体储氢合金。
1.2 储氢合金的发展历史
1.2.1 储氢合金的发展
随着能源问题的日益严重，人们必须开发一种无污染并且可再生的新能源。氢能由此进入人们的视野。在上世纪60年代，Beck和Pelber等人就提出了将氢和合金在一定条件下一起发生化合反应，这给后来储氢合金的研究提供了理论支持。1968年，荷兰Philips在实验室研究磁性材料时偶然发现某些磁性材料拥有可逆吸收释放氢气的性能。到了1970年的时候，他们成功研发出LaNi5储氢合金，由此研发储氢合金的热潮来临；1973年，H．H.Ewe等人又把LaNi5储氢合金应用到储氢合金电极上，并在1974年成功研制出了以LaNi5作为负极材料的镍氢电池(Ni/MH)。1984年，又是储氢合金电极研究上的一大突破，荷兰科学家发现了与LaNi5相结构相似的储氢合金，但该合金吸收氢膨胀系数比LaNi5合金小很多，这使储氢合金电极的循环寿命得到了延长。在世界各国科学家的努力研究下，储氢合金的性能逐渐提高，越来越多的储氢合金种类被开发。储氢合金在现在的开发与研究已经有了很多重大成果。未来储氢合金的研发方向是，第一，能够快速的吸氢放氢；第二，能够储存足够多的氢气；第三，能够多次反复使用。在科学家们努力下，未来的储氢合金将会满足这些条件性能。
目录
第一章 绪论 1
1.1引言 1
1.2 储氢合金的发展历史 2
1.2.1 储氢合金的发展 2
1.2.2 储氢方式 2
1.2.3 储氢合金的基本类型 3
1.2.4 A侧元素对储氢合金性能的影响 6
1.2.5 B侧元素对储氢合金性能的影响 6
1.3 MH/Ni电池 7
1.3.1 MH/Ni电池的的发展及应用 7
1.3.2 MH/Ni电池的工作原理 7
1.4 本课题的研究意义和内容 9
第二章 实验方法及内容 11
2.1 合金成分设计和样品制备 11
2.2 合金退火处理 11
2.3 合金电化学性能测试 12
2.3.1 合金电极制备 12
2.3.2 开口三电极系统 13
2.3.3 活化性能和最大放电容量 13
2.3.4 循环稳定性 14
2.3.5 高倍率放电性能 14
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3.6 线性极化和交换电流密度 14
2.3.7 交流阻抗 15
2.3.8 恒电位阶跃 15
第三章 实验结果及讨论 16
3.1 相结构和组织分析 16
3.2 合金电极的电化学性能 18
3.2.1活化性能和最大放电容量 18
3.2.2循环稳定性 20
3.3 合金电极的动力学性能 20
3.3.1高倍率放电性能 20
3.3.2 电化学反应阻抗与交换电流密度 22
3.3.3 极限电流密度与氢的扩散系数 24
第四章 实验结果及讨论 26
致谢 27
参考文献 28
第一章 绪论
1.1引言
19世纪后，人类社会步入了现代化，能源问题已经成为人类面临的难题。人类可持续发展离不开能源作为载体。当今世界，石油、煤炭、天然气等化石能源的储量正急剧减少，而这些化石能源是不可再生资源，而且储量有限，不能满足人类长久可持续发展。同时，这些化学能源经过人类多年的开发与使用，已经越来越少。不仅如此，这些化学能源还给地球环境带来了很大的破坏，而且已经越来越影响人类的生存环境。迫于能源需求的压力和人类生存环境的改善，寻找清洁可再生能源成为当前迫切需要解决的问题。
氢能作为一种新型清洁绿色能源。氢能不仅能量密度高，而且取之不尽用之不竭，引起了人们的广泛关注。氢能来源广泛，它可以从水中就可以提取，而且在氧气中燃烧只产生水，没有其他有害气体的产生，不污染环境。而且氢气可以从水中提取，所以氢能在地球上含量相当丰富。由此可见，氢能在未来有着广阔的应用前景。
氢能的利用往往涉及到氢的存储、运输和使用，而氢能的储存是当中最重要的环节，也是目前氢能应用的主要技术障碍，这也是目前氢能在其能够广泛应用方面所需要解决的最重要的问题。起初，氢能的存放方式就是把氢气压缩，然后注入高压钢瓶中保存，这也是现在最为广泛储存氢气的方式。但这种方式不管从能源消耗，还是从安全性方面都有很大的缺点。这种储氢方式需要消耗大量的能量，而且储氢的容器笨重，移动起来极其不方便，安全性也不高。因而，为了能够更安全高效的利用氢能。储氢合金应运而生。储氢合金指的是在一定条件下能可逆的大量吸收、储存、和释放氢气的金属间化合物。储氢合金的研发需要满足一下几点，第一，能够储存和释放大量的氢气；第二，储氢合金的材料对环境无污染；第三，储氢合金的安全性要很高；第四，储氢合金的价格要便宜，能够被广泛应用。
从氢能的研究与开发，氢能的发展已经到达了一定的水平，相对的技术也逐渐成熟，而且氢能的利用也越来越普遍。目前为止，储氢合金应用最成熟的无非就是镍—氢化物电池的负极材料的应用。镍—氢化物新型二次电池能量高、无污染、价格低、安全性高等优点，能够更好地满足其经济、实用、无污染的要求，满足市场的大量需求，非常适合未来电动汽车电池的使用。
储氢合金分类方式很多，但本文介绍其中一种分类，按照金属元素区分，储氢合金分为镁系、稀土系、钛系、锆系、V基固溶体储氢合金。
1.2 储氢合金的发展历史
1.2.1 储氢合金的发展
随着能源问题的日益严重，人们必须开发一种无污染并且可再生的新能源。氢能由此进入人们的视野。在上世纪60年代，Beck和Pelber等人就提出了将氢和合金在一定条件下一起发生化合反应，这给后来储氢合金的研究提供了理论支持。1968年，荷兰Philips在实验室研究磁性材料时偶然发现某些磁性材料拥有可逆吸收释放氢气的性能。到了1970年的时候，他们成功研发出LaNi5储氢合金，由此研发储氢合金的热潮来临；1973年，H．H.Ewe等人又把LaNi5储氢合金应用到储氢合金电极上，并在1974年成功研制出了以LaNi5作为负极材料的镍氢电池(Ni/MH)。1984年，又是储氢合金电极研究上的一大突破，荷兰科学家发现了与LaNi5相结构相似的储氢合金，但该合金吸收氢膨胀系数比LaNi5合金小很多，这使储氢合金电极的循环寿命得到了延长。在世界各国科学家的努力研究下，储氢合金的性能逐渐提高，越来越多的储氢合金种类被开发。储氢合金在现在的开发与研究已经有了很多重大成果。未来储氢合金的研发方向是，第一，能够快速的吸氢放氢；第二，能够储存足够多的氢气；第三，能够多次反复使用。在科学家们努力下，未来的储氢合金将会满足这些条件性能。
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