快速凝固对la0.82mg0.18ni2.75co1.05储氢合金性能的影响附件)【字数：14019】
本研究选取La-Mg-Ni系储氢合金合金La0.82Mg0.18Ni2.75Co1.05做为实验对象，设置5m/s、10m/s、15m/s三个快速凝固速度来处理该合金以研究快速凝固对La0.82Mg0.18Ni2.75Co1.05储氢合金性能的影响。XRD的测试结果表明，La0.82Mg0.18Ni2.75Co1.05储氢合金由AB5型的LaNi5相以及A5B19型的La4MgNi19相组成。随着快速凝固速率的增大，La4MgNi19相的相丰度呈现出先减少后增大的趋势，它的晶胞体积则是先增大后减小；LaNi5相的相丰度先增大后减小，而晶胞体积基本不变。本研究利用Land电池测试仪和CS310电化学工作站对La0.82Mg0.18Ni2.75Co1.05储氢合金合进行了电化学性能、动力学性能的测试，并对100次充放电循环后的合金电极进行SEM测试以观察其粉化程度。结果表明，该合金在经过快速凝固后其活化性能依然表现得十分优异，经过2次循环充放电后均能达到其最大放电容量。经过快速凝固处理的合金，其最大放电容量与铸态试样相比均有着不同程度的降低。随着快速凝固速度的增大，合金的高倍率放电性能呈现出一种先下降，后上升，最后又下降的趋势；通过线性极化、交换电流密度、交流阻抗、恒电位阶跃等曲线的分析，我们发现电极表面催化活性和氢扩散速率是影响高倍率放电性能的主要因素。测试结果还表明，经过快速凝固的合金在经过100次循环充放电后其粉化程度要比铸态合金的低，容量保持率均比铸态合金高。并且随着快速凝固速率的增大，合金的循环稳定性有着不同程度的改善，呈现出先提升再下降的趋势。在铸态合金电极试样和3种快速凝固速度下的合金电极试样里，快速凝固速度为10m/s的合金电极循环稳定性最好，经100次循环充放电后其容量保持率为78.88%。关键词La-Mg-Ni系储氢合金；A5B19型；快速凝固；性能
目录
第一章 绪论 1
1.1引言 1
1.2储氢合金的选用要求 1
1.3 储氢合金的类型 2
1.3.1 AB型储氢合金 2
1.2.2 AB2型储氢合金 2
1.2.3 AB5型贮氢合金 2
1.2.4 A2B型储氢合金 2
1.2.5 A2B7型储氢合金 3 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
1.2.5 A5B19型储氢合金 3
1.3 MHNi电池的工作原理 3
1.4 MHNi电池的失效原理 4
1.5提升贮氢合金性能的途径 5
1.6 储氢合金元素的替代 5
1.6.1 A端元素的代替 5
1.6.2 B端元素的代替 5
1.7 储氢合金的多元合金化 6
1.8 储氢合金的制备 6
1.8.1 机械合金化制备储氢合金 6
1.8.2 快淬法制备储氢合金 6
1.8.3 氢化燃烧法制备储氢合金 7
1.8.4 粉末冶金烧结法制备储氢合金 7
1.8.5 感应熔炼制备储氢合金 7
1.9 储氢合金的退火工艺 8
1.10 储氢合金的表面处理 8
1.10.1储氢合金表面的包覆 8
1.10.2合金表面热碱还原处理 8
1.10.3表面酸处理 8
1.10.4表面氟化处理 9
1.11 本研究的研究思路及研究内容 9
第二章 实验方法 11
2.1 合金样品的成分设计和制备 11
2.1.1 合金的成分设计 11
2.1.2 合金的熔铸 11
2.1.3 合金试样的快速凝固处理 11
2.2 合金的相结构分析与XRD测试 11
2.3 制备储氢合金电极片 12
2.4 Land电池测试仪与H型开口玻璃三电极系统 13
2.4 合金电极的电化学性能测试 14
2.4.1合金电极的活化性能和最大放电容量测试 14
2.4.2循环稳定性 14
2.5合金电极的动力学性能测试 14
2.5.1 高倍率放电性能 14
2.5.2交换电流密度及线性极化 15
2.5.2合金电极的恒电位阶跃 15
2.5.4交流阻抗 16
第三章 数据分析 17
3.1 La0.82Mg0.18Ni2.75Co1.05合金的合金的相结构 17
3.2 La0.82Mg0.18Ni2.75Co1.05合金的电化学性能 19
3.2.1 活化性能和最大放电容量 19
3.2.2 循环稳定性 20
3.3 La0.82Mg0.18Ni2.75Co1.05合金的动力学性能 20
3.3.1 高倍率放电性能 22
3.3.2 线性极化和交换电流密度 23
3.3.3 交流阻抗 25
3.3.4 恒电位阶跃 25
结论 27
致谢 28
参考文献 29
第一章 绪论
1.1引言
二十一世纪以来，人们不再是一味地求发展，尤其是不计代价地以经济指标为上的发展。越来越多的人意识到地球不仅仅是我们这一代人的地球，更是我们子子孙孙赖以生存的地球。环境保护和可持续发展已经成为当下最为流行的一大思潮。
上世纪中叶，在二战结束的背景下，美籍生物学家雷切尔卡讯所著《寂静的春天》一书阐释农药杀虫剂极大地伤害地球生态，进而让美国政府开始正视环境保护问题。再来看看几十年前令世人瞩目的伦敦雾霾惨剧。在1952年12月5日到1952年12月9日短短的4天内，整个伦敦被毒雾笼罩，死伤数量达到惊人的数十万人。造成这次雾霾事件的原因有很多，首先这段时间的伦敦没有风，并且冬季的伦敦居民大都用煤炭来取暖，但最为致命的一点则是伦敦市区内存在着相当数量的用煤炭来发电的火电厂。这一次悲剧震惊世界，学者开始思考发展与环保的关系。于是，人们开始研究太阳能、风能、核能、潮汐能、生物能、氢能等新型能源。这些能源的收集和转化过程所带给我们环境的伤害远小于那些传统的不可再生能源，例如煤炭、石油等，具有无可比拟的优势。
由于全球经济的迅猛发展，各个国家汽车数量飞速上涨，汽车尾气排放带给我们的环境压力引起我们重视。故此，新能源汽车的发展也随之而来。在这一新能源的潮流中，Ni/MH电池大行其道。而除了新能源汽车，Ni/MH电池还广泛地应用于储能电站、风光互补发电等领域。储氢合金作为镍氢合金的负极，功不可没。由于Ni/MH电池的高比能量、环保性和良好的循环寿命，并且储氢合金能直接决定电池的性能，因此储氢合金的研究一直是近年来科学界Ni/MH电池研究领域的一大热点。
1.2储氢合金的选用要求
NiMH电池的重要环节为储氢合金制成的电极，研究贮氢合金能推动NiMH电池的发展。作为NiMH电池负极的储氢合金应当具有这些优点：
(1)其电化学催化活性型良好
(2)成本较为低廉
(3)具有较高的化学容量
(4)耐腐蚀性能良好
(5)动力学性能和可逆性良好
(6)吸放氢PCT曲线滞后小
(7)导热能力和导电性能良好
1.3 储氢合金的类型
AB型、AB2型、AB5型为当下所研究的储氢合金的主要类型，除此之外还有A2B型、AB3型、A2B7型、A5B19型等。
1.3.1 AB型储氢合金
科学家威斯沃尔及赖利于上个世纪七十年代发现了TiFe贮氢合金，其成为了AB型贮氢合金出现在世人面前。这是一种成本相当低廉、性能优良并且原料来源极其广泛的材料。可是它的化学性能表现较差，必须在高温高压(450℃，500MPa)的条件下活化。且容易因杂质气体而中毒。即使藤原浩等[1]学者们在研究中利用合金化而用Mn部分代替A端元素Fe成功提高了合金的活化性能和抗毒性能，可贮氢的容量大幅降低。
目录
第一章 绪论 1
1.1引言 1
1.2储氢合金的选用要求 1
1.3 储氢合金的类型 2
1.3.1 AB型储氢合金 2
1.2.2 AB2型储氢合金 2
1.2.3 AB5型贮氢合金 2
1.2.4 A2B型储氢合金 2
1.2.5 A2B7型储氢合金 3 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
1.2.5 A5B19型储氢合金 3
1.3 MHNi电池的工作原理 3
1.4 MHNi电池的失效原理 4
1.5提升贮氢合金性能的途径 5
1.6 储氢合金元素的替代 5
1.6.1 A端元素的代替 5
1.6.2 B端元素的代替 5
1.7 储氢合金的多元合金化 6
1.8 储氢合金的制备 6
1.8.1 机械合金化制备储氢合金 6
1.8.2 快淬法制备储氢合金 6
1.8.3 氢化燃烧法制备储氢合金 7
1.8.4 粉末冶金烧结法制备储氢合金 7
1.8.5 感应熔炼制备储氢合金 7
1.9 储氢合金的退火工艺 8
1.10 储氢合金的表面处理 8
1.10.1储氢合金表面的包覆 8
1.10.2合金表面热碱还原处理 8
1.10.3表面酸处理 8
1.10.4表面氟化处理 9
1.11 本研究的研究思路及研究内容 9
第二章 实验方法 11
2.1 合金样品的成分设计和制备 11
2.1.1 合金的成分设计 11
2.1.2 合金的熔铸 11
2.1.3 合金试样的快速凝固处理 11
2.2 合金的相结构分析与XRD测试 11
2.3 制备储氢合金电极片 12
2.4 Land电池测试仪与H型开口玻璃三电极系统 13
2.4 合金电极的电化学性能测试 14
2.4.1合金电极的活化性能和最大放电容量测试 14
2.4.2循环稳定性 14
2.5合金电极的动力学性能测试 14
2.5.1 高倍率放电性能 14
2.5.2交换电流密度及线性极化 15
2.5.2合金电极的恒电位阶跃 15
2.5.4交流阻抗 16
第三章 数据分析 17
3.1 La0.82Mg0.18Ni2.75Co1.05合金的合金的相结构 17
3.2 La0.82Mg0.18Ni2.75Co1.05合金的电化学性能 19
3.2.1 活化性能和最大放电容量 19
3.2.2 循环稳定性 20
3.3 La0.82Mg0.18Ni2.75Co1.05合金的动力学性能 20
3.3.1 高倍率放电性能 22
3.3.2 线性极化和交换电流密度 23
3.3.3 交流阻抗 25
3.3.4 恒电位阶跃 25
结论 27
致谢 28
参考文献 29
第一章 绪论
1.1引言
二十一世纪以来，人们不再是一味地求发展，尤其是不计代价地以经济指标为上的发展。越来越多的人意识到地球不仅仅是我们这一代人的地球，更是我们子子孙孙赖以生存的地球。环境保护和可持续发展已经成为当下最为流行的一大思潮。
上世纪中叶，在二战结束的背景下，美籍生物学家雷切尔卡讯所著《寂静的春天》一书阐释农药杀虫剂极大地伤害地球生态，进而让美国政府开始正视环境保护问题。再来看看几十年前令世人瞩目的伦敦雾霾惨剧。在1952年12月5日到1952年12月9日短短的4天内，整个伦敦被毒雾笼罩，死伤数量达到惊人的数十万人。造成这次雾霾事件的原因有很多，首先这段时间的伦敦没有风，并且冬季的伦敦居民大都用煤炭来取暖，但最为致命的一点则是伦敦市区内存在着相当数量的用煤炭来发电的火电厂。这一次悲剧震惊世界，学者开始思考发展与环保的关系。于是，人们开始研究太阳能、风能、核能、潮汐能、生物能、氢能等新型能源。这些能源的收集和转化过程所带给我们环境的伤害远小于那些传统的不可再生能源，例如煤炭、石油等，具有无可比拟的优势。
由于全球经济的迅猛发展，各个国家汽车数量飞速上涨，汽车尾气排放带给我们的环境压力引起我们重视。故此，新能源汽车的发展也随之而来。在这一新能源的潮流中，Ni/MH电池大行其道。而除了新能源汽车，Ni/MH电池还广泛地应用于储能电站、风光互补发电等领域。储氢合金作为镍氢合金的负极，功不可没。由于Ni/MH电池的高比能量、环保性和良好的循环寿命，并且储氢合金能直接决定电池的性能，因此储氢合金的研究一直是近年来科学界Ni/MH电池研究领域的一大热点。
1.2储氢合金的选用要求
NiMH电池的重要环节为储氢合金制成的电极，研究贮氢合金能推动NiMH电池的发展。作为NiMH电池负极的储氢合金应当具有这些优点：
(1)其电化学催化活性型良好
(2)成本较为低廉
(3)具有较高的化学容量
(4)耐腐蚀性能良好
(5)动力学性能和可逆性良好
(6)吸放氢PCT曲线滞后小
(7)导热能力和导电性能良好
1.3 储氢合金的类型
AB型、AB2型、AB5型为当下所研究的储氢合金的主要类型，除此之外还有A2B型、AB3型、A2B7型、A5B19型等。
1.3.1 AB型储氢合金
科学家威斯沃尔及赖利于上个世纪七十年代发现了TiFe贮氢合金，其成为了AB型贮氢合金出现在世人面前。这是一种成本相当低廉、性能优良并且原料来源极其广泛的材料。可是它的化学性能表现较差，必须在高温高压(450℃，500MPa)的条件下活化。且容易因杂质气体而中毒。即使藤原浩等[1]学者们在研究中利用合金化而用Mn部分代替A端元素Fe成功提高了合金的活化性能和抗毒性能，可贮氢的容量大幅降低。
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