mg部分替代la对退火态lanico系储氢合金性能的影响(附件)【字数：15398】
稀土储氢材料是近年来新兴的一种储氢材料，它具有活化性好，吸氢和放氢速率快，有效导热率大，稳定等优点，因此人们对储氢合金投入更多的关注。为了使其获得更高的使用价值，利用元素替代来改善此类合金的综合性能是近年来研究人员较为常用的方法，所以本文采用Mg部分替代La来改善La-Ni-Co系储氢合金的结构和综合性能。利用中频真空磁悬浮炉熔炼制得所研究储氢合金,通过land电池测试仪、XRD扫描仪、电化学性能测试研究Mg部分替代La对退火态La-Ni-Co系储氢合金结构和电化学性能的影响，并分析其成分变化后各项指标的变化规律，来进一步改善该系列合金的综合性能。通过本课题研究发现，合金是有多相结构的，随着Mg含量的增加，合金中开始出现Ce2Ni7相，并且Ce5Co19相和Pr5Co19相开始变少。随着Mg元素的部分替代La(1-X)MgXNi2.75Co1.05系列合金电极的量增多 ，该系列合金的活化性能在第二次均可活化，合金的最大放电容量先增大后减少，其循环稳定性有所提高，储氢合金的高倍率放电性能先变大再变小最后在变大。关键词储氢合金；退火；电化学性能；元素替代
目录
第一章 绪论 1
1.1 储氢合金的概述 1
1.2 储氢合金的分类 2
1.2.1 AB型储氢合金 2
1.2.2 AB2型储氢合金 2
1.2.3 A2B型储氢合金 2
1.2.4 AB3型储氢合金 3
1.2.5 AB5型储氢合金 3
1.3 储氢电极合金材料的制备方法 4
1.3.1 感应熔炼法 4
1.3.2 机械合金化法 4
1.3.3 氢化燃烧合成法 5
1.4 储氢电极合金材料的优化 5
1.4.1 退火处理对储氢合金性能的影响 5
1.4.2 快淬处理对储氢合金性能的影响 6
1.4.3 元素替代对储氢合金性能的影响 7
1.4.4 合金多元化对储氢合金性能的影响 7
1.4.5 表面处理对储氢合金性能的影响 8
1.5 影响储氢合金电化学性能的工艺参数和测试条件 8
1. *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
5.1 工艺参数的影响 8
1.5.2 测试条件的影响 9
1.6 储氢合金的研究背景 9
1.6.1 储氢合金的研究现状 9
1.6.2 储氢合金的发展 10
1.6.3 储氢合金研究的问题和改进 10
1.7 课题研究的主要内容 11
第二章 实验方法 12
2.1 合金成分设计及样品制备 12
2.1.1 合金成分的设计 12
2.1.2 样品的制备 12
2.2 储氢合金的相结构分析 12
2.3 储氢合金的电化学性能测试 12
2.3.1 储氢合金的制备 12
2.3.2 合金电极电化学测试系统 13
2.3.3 储氢合金电化学测试方法 14
第三章 结果与分析 18
3.1 退火态储氢合金的相结构和XRD分析 18
3.2 退火态合金的电化学性能 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 退火态合金的动力学性能 22
3.3.1 高倍率放电特性 22
3.3.2 线性极化 23
3.3.3 交流阻抗 24
3.3.4 恒电位跃迁和氢扩散系数 25
3.4 本章小结 26
结 论 27
致 谢 29
参考文献 30
第一章 绪论
1.1 储氢合金的概述
因为石油资源日趋枯竭，开发困难，而且地球的环境污染形式越发严峻，以此代替的氢能源的开发与应用已成为世界各国研究的热点。储氢合金从字面上来讲，就是能够储存氢气的一种合金，如果从一种狭隘的角度去看，储氢合金也是一种能和氢气进行反应变成金属氢化物的合金，但是它又有着一定的不同，就是储氢合金应该能够承受的多次的吸放氢的循环次数，其实就是循环寿命。从广泛的含义来说，储氢合金最重要的能力其实就是一个载体，承担着储存，转换，运载氢气的功能。根据早期的研究得出的结论，稀土金属加上氢气混合在一起，会产生反应得到稀土氧化物，而且当温度达到1000℃以上时会得到稀土氧化物，与此同时把另一种金属加到稀土金属中来形成一种合金，此合金能够在比较低的温度下会生成氢气，这种合金我们把它叫做储氢合金。在20世纪50年代初开始研究并且开发出新型的材料储氢合金。它是由原子半径比较大的并且易在一定条件下生成氢化物的金属元素A，比如La、Ce，和原子半径很小以及对对氢排他性大的过渡金属元素B，比如Ni、Co等，结合而成的金属间化合物[1]。
从理论上来说，我们把能在一定的条件能和氢气反应并能可逆反应的合金或者金属都当做储氢合金。但是在工业商业中用做储氢合金材料[2]必须具备一定的使用价值，因此它必须满足以下的条件[3]：(1)比较容易活化，也就是活化性能要足够优秀。我们把氢和储氢合金第一次的反应叫做活化处理，储氢合金的使用价值会受到活化的难易程度的影响；(2)吸收氢和释放氢的能力强，也就是速度够快；(3)有一定的分解压；(4)成本适宜；(5)储存氢的容量大。
因其长时间的的科研投入，储氢合金的研究方向的新的制备工艺、新的合金成分和新的晶体结构层出不穷。因为把储氢合金作为负极的镍氢电池的循环寿命长，动力学性能好，电化学性能好，没有污染并且没有记忆效应，比镍镉电池和锂离子电池具有更好的稳定性、电压匹配性和安全性，在电池的领域中获得很高的地位，且储氢合金已经广泛的投入在镍氢电池领域中使用[4]。然而也不是所有的储氢合金都能用来作为镍氢电池的负极材料，能够作为镍氢电池的负极材料应该具备下面这些条件：成本较低，符合大规模广泛使用，使用寿命较长，导电和传热的性能要足够优秀，耐氧化腐蚀性好，反应的阻力也要足够小，在循环充放电的过程中合金不易粉末化，反应中电极的形状稳定，易活化，最大放电容量高，对氢的阳极极化有良好的催化作用[5,6]。
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第一章 绪论 1
1.1 储氢合金的概述 1
1.2 储氢合金的分类 2
1.2.1 AB型储氢合金 2
1.2.2 AB2型储氢合金 2
1.2.3 A2B型储氢合金 2
1.2.4 AB3型储氢合金 3
1.2.5 AB5型储氢合金 3
1.3 储氢电极合金材料的制备方法 4
1.3.1 感应熔炼法 4
1.3.2 机械合金化法 4
1.3.3 氢化燃烧合成法 5
1.4 储氢电极合金材料的优化 5
1.4.1 退火处理对储氢合金性能的影响 5
1.4.2 快淬处理对储氢合金性能的影响 6
1.4.3 元素替代对储氢合金性能的影响 7
1.4.4 合金多元化对储氢合金性能的影响 7
1.4.5 表面处理对储氢合金性能的影响 8
1.5 影响储氢合金电化学性能的工艺参数和测试条件 8
1. *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
5.1 工艺参数的影响 8
1.5.2 测试条件的影响 9
1.6 储氢合金的研究背景 9
1.6.1 储氢合金的研究现状 9
1.6.2 储氢合金的发展 10
1.6.3 储氢合金研究的问题和改进 10
1.7 课题研究的主要内容 11
第二章 实验方法 12
2.1 合金成分设计及样品制备 12
2.1.1 合金成分的设计 12
2.1.2 样品的制备 12
2.2 储氢合金的相结构分析 12
2.3 储氢合金的电化学性能测试 12
2.3.1 储氢合金的制备 12
2.3.2 合金电极电化学测试系统 13
2.3.3 储氢合金电化学测试方法 14
第三章 结果与分析 18
3.1 退火态储氢合金的相结构和XRD分析 18
3.2 退火态合金的电化学性能 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 退火态合金的动力学性能 22
3.3.1 高倍率放电特性 22
3.3.2 线性极化 23
3.3.3 交流阻抗 24
3.3.4 恒电位跃迁和氢扩散系数 25
3.4 本章小结 26
结 论 27
致 谢 29
参考文献 30
第一章 绪论
1.1 储氢合金的概述
因为石油资源日趋枯竭，开发困难，而且地球的环境污染形式越发严峻，以此代替的氢能源的开发与应用已成为世界各国研究的热点。储氢合金从字面上来讲，就是能够储存氢气的一种合金，如果从一种狭隘的角度去看，储氢合金也是一种能和氢气进行反应变成金属氢化物的合金，但是它又有着一定的不同，就是储氢合金应该能够承受的多次的吸放氢的循环次数，其实就是循环寿命。从广泛的含义来说，储氢合金最重要的能力其实就是一个载体，承担着储存，转换，运载氢气的功能。根据早期的研究得出的结论，稀土金属加上氢气混合在一起，会产生反应得到稀土氧化物，而且当温度达到1000℃以上时会得到稀土氧化物，与此同时把另一种金属加到稀土金属中来形成一种合金，此合金能够在比较低的温度下会生成氢气，这种合金我们把它叫做储氢合金。在20世纪50年代初开始研究并且开发出新型的材料储氢合金。它是由原子半径比较大的并且易在一定条件下生成氢化物的金属元素A，比如La、Ce，和原子半径很小以及对对氢排他性大的过渡金属元素B，比如Ni、Co等，结合而成的金属间化合物[1]。
从理论上来说，我们把能在一定的条件能和氢气反应并能可逆反应的合金或者金属都当做储氢合金。但是在工业商业中用做储氢合金材料[2]必须具备一定的使用价值，因此它必须满足以下的条件[3]：(1)比较容易活化，也就是活化性能要足够优秀。我们把氢和储氢合金第一次的反应叫做活化处理，储氢合金的使用价值会受到活化的难易程度的影响；(2)吸收氢和释放氢的能力强，也就是速度够快；(3)有一定的分解压；(4)成本适宜；(5)储存氢的容量大。
因其长时间的的科研投入，储氢合金的研究方向的新的制备工艺、新的合金成分和新的晶体结构层出不穷。因为把储氢合金作为负极的镍氢电池的循环寿命长，动力学性能好，电化学性能好，没有污染并且没有记忆效应，比镍镉电池和锂离子电池具有更好的稳定性、电压匹配性和安全性，在电池的领域中获得很高的地位，且储氢合金已经广泛的投入在镍氢电池领域中使用[4]。然而也不是所有的储氢合金都能用来作为镍氢电池的负极材料，能够作为镍氢电池的负极材料应该具备下面这些条件：成本较低，符合大规模广泛使用，使用寿命较长，导电和传热的性能要足够优秀，耐氧化腐蚀性好，反应的阻力也要足够小，在循环充放电的过程中合金不易粉末化，反应中电极的形状稳定，易活化，最大放电容量高，对氢的阳极极化有良好的催化作用[5,6]。
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