鎂基儲氫合金電極的制備和性能研究.pdf

1、各國科學(xué)家在儲氫合金的制備、結(jié)構(gòu)、應(yīng)用方面做了大量的研究工作。儲氫合金能夠利用氣固相或電化學(xué)方法吸收大量的氫并形成金屬氫化物。鎂基儲氫合金電極以其理論電化學(xué)容量高、密度低和資源豐富等特點成為第三代合金的有利競爭者之一。其中，鎂基儲氫合金在室溫條件下吸放氫動力學(xué)性能差和充放電循環(huán)穩(wěn)定性能差是阻止其實際應(yīng)用的關(guān)鍵因素。為了改善鎂基儲氫合金電極的充放電循環(huán)穩(wěn)定性能，科學(xué)家做出了巨大的努力，其中多元合金化是減弱合金腐蝕程度和提高充放電循環(huán)穩(wěn)定性

2、最有效的方法之一。 本文采用機(jī)械合金化法成功地制備了二元合金MgNi、三元合金Mg0.7Ti0.3Ni、Mg0.7Ti0.3-xAlxNi(x=0.05，0.075，0.1)系列四元合金、Mg0.7Ti0.20M0.025Al0.075Ni(M=Zr、Cr、Mn)系列五元合金、Mg0.7Ti0.225-xZrxAl0.075Ni(x=0.05，0.015,0.025)系列五元合金，并用各種實驗手段對合金的結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行了表征。

3、 研究了用金屬Al部分替代Mg0.7Ti0.3Ni合金中元素Ti的Mg0.7Ti0.3-xAlxNi(x=0.05，0.075，0.1)系列四元合金體系的電化學(xué)性能。Mg0.7Ti0.225Al0.075Ni合金電極循環(huán)50周期后沒有發(fā)現(xiàn)存在Mg(OH)2。并且合金表面的部分Mg和Al以金屬態(tài)存在。金屬Al的加入改善了合金電極的抗粉化能力和抗腐蝕能力，減小了Mg0.7Ti0.3Ni合金電極的電荷傳遞電阻。Mg0.7Ti0.225A

4、l0.075Ni儲氫合金電極經(jīng)過50周充放電循環(huán)后，放電容量仍保持為218.32mAh/g，為最大放電容量的63.57％。 文中探索了不同充電量對鎂基儲氫合金電極充放電循環(huán)穩(wěn)定性的影響。Mg0.7Ti0.225Al0.075Ni電極的H/M等于0.8，高于MgNi的0.6，表明Ti和Al的聯(lián)合取代改善了MgNi合金的抗粉化性能。 文中還探索了不同放電截止電位對鎂基儲氫合金電極充放電循環(huán)穩(wěn)定性的影響。充放電循環(huán)20周期內(nèi)M

5、gNi合金最佳放電截止電位為-0.60V(vs.Hg/HgO)；充放電循環(huán)50周期內(nèi)Mg0.8Ti0.2Ni合金最佳放電截止電位為-0.70V(vs.Hg/HgO)；充放電循環(huán)50周期內(nèi)Mg0.7Ti0.225Al0.075Ni合金最佳放電截止電位為-0.65V(vs.Hg/HgO)。 計算了晶態(tài)Mg2Ni生成HT-Mg2NiH4和LT-Mg2NiH4后單胞體積的膨脹率，發(fā)現(xiàn)數(shù)值均在32％以上。 放電截止電位為-0.70

6、V(vs.Hg/HgO)時Mg0.8Ti0.2Ni儲氫合金電極經(jīng)過50周充放電循環(huán)后，放電容量仍保持為253.59mAh/g，為最大放電容量的63.53％。 Mg0.7Ti0.21Zr0.015Al0.075Ni合金電極循環(huán)50周期后也沒有發(fā)現(xiàn)存在Mg(OH)2。但在合金電極表面存在多種組成的氧化物。這些靠分子間作用力結(jié)合在一起的多種氧化物，影響著合金電極的抗腐蝕性能、電極表面的催化性能和電極在充放電過程中氫的擴(kuò)散。Mg0.7T