納米催化劑對A2B7型La-Mg-Ni儲氫合金電化學性能的影響.pdf

1、就目前已研發(fā)出的諸多儲氫合金而言,La-Mg-Ni系合金由于其放電容量大等諸多優(yōu)點而備受關注。但最大的應用瓶頸是其循環(huán)壽命不好,所以解決La-Mg-Ni系貯氫合金在其應用領域的關鍵性問題就是如何在保證放電容量的基礎上改善其循環(huán)穩(wěn)定性?，F(xiàn)階段,國內外有關對La-Mg-Ni系A2B7型儲氫電極合金的許多關鍵性理論問題仍有待解決,其中包括合金儲氫材料的循環(huán)穩(wěn)定性的衰退機理、材料的成分及其結構等對電化學乃至動力學性能的影響、多元合金化對材料綜合

2、性能的改善等等。
　　本文以 La-Mg-Ni系 A2B7型合金作為基體。采用中頻真空感應爐熔煉出La0.82Mg0.18Ni3.5-xAlx(x=0.05,0.10,0.15,0.20)鑄態(tài)合金,通過分析合金組分、過程控制劑(THF)、球磨時間和催化劑等因素的實驗數(shù)據(jù),結合材料的XRD結構表征結果,探討對合金結構和電化學性能等的影響。
　　對La0.82Mg0.18Ni3.5-xAlx(x=0.05,0.10,0.15,0

3、.20)合金設計三因素四水平正交實驗。得到容量保持率最佳工藝條件是Al替代量0.20,四氫呋喃量6ml,球磨時間為20min,循環(huán)20次的容量保持率為63.19％;最大放電容量最佳工藝條件是Al替代量0.05,四氫呋喃量10ml,球磨時間為20min放電容量可達356.2mAh/g。隨著Al替代量的加大和四氫呋喃的用量的降低,合金均是由LaNi5相和La2Ni7相構成的主相且整體相結構變化不顯著, La2Ni7相隨之逐漸減少,LaNi5

4、相逐漸增多。同時LaNi5和La2Ni7相a軸和c軸等晶胞參數(shù)都在不同程度上的略有增大,并且晶胞體積也有呈小幅的增加趨勢。EIS、交換電流密度所表征的電極表面電荷轉移速率降低;氫擴散系數(shù)所表征的體內氫擴散速率先下降再提升后下降,這與HRD很好的吻合,說明此系列合金的高倍率放電能力受到電荷在合金表面的遷移速度與體相內氫的擴散速率綜合制約。
　　La0.82Mg0.18Ni3.45Al0.05+x(mol)TiO2(x=0~0.4)系

5、列合金均是由主相為LaNi5相和La2Ni7相的多相構成,隨著TiO2的增加出現(xiàn)TiNi3和MgNi2的雜相。該系列合金都具有優(yōu)異的活化性能,TiO2的增加雖然降低了放電容量但對循環(huán)穩(wěn)定性有了明顯的改善。同時也削弱了高倍率放電能力,這與其EIS、線性極化及氫擴散系數(shù)所表現(xiàn)出的規(guī)律一致,說明高倍率放電能力可能同時受到氫在合金體內的擴散速率和電荷在合金表面的轉移速率綜合制約。
　　研究了La0.82Mg0.18Ni3.30Al0.20