貯氫合金及氫分離膜中氫擴(kuò)散行為的電化學(xué)研究.pdf

1、能源危機(jī)引起世界各國(guó)的高度關(guān)注,發(fā)展清潔、環(huán)保、可循環(huán)利用的氫能是解決日益嚴(yán)重的能源危機(jī)的有效途徑,而氫氣的儲(chǔ)存和分離純化成為制約氫能廣泛應(yīng)用的瓶頸。貯氫合金和氫分離膜的研究能夠有效地解決氫能的C存和純化問(wèn)題。
　　本文以貯氫合金LaNis和Nb-Ni-Ti三元合金氫分離膜為研究對(duì)象,圍繞氫在這兩類(lèi)涉氫材料中的擴(kuò)散行為展開(kāi)研究工作,采用電化學(xué)方法測(cè)定了氫在這兩類(lèi)材料中的氫擴(kuò)散系數(shù),深入地研究了影響合金中氫擴(kuò)散滲透行為的主要因素。<

2、br>　　采用恒電位階躍電流法(CPS)測(cè)定了A B5型貯氫合金LaNis中的氫擴(kuò)散系數(shù)。結(jié)果表明:氫在該合金中的擴(kuò)散系數(shù)在1.17X10_8?1.26X10_8cm2/s,并根據(jù)不同的分析模型而有所不同,但都保持在10-8數(shù)量級(jí)。開(kāi)創(chuàng)性地采用循環(huán)伏安法(CV)測(cè)定氫在LaNi5貯氫合金中的擴(kuò)散系數(shù)為2.97X10-8 cm2/s。從理論和實(shí)驗(yàn)的角度分析了不同電化學(xué)方法測(cè)定合金中氫擴(kuò)散系數(shù)的結(jié)果產(chǎn)生差異的原因。
　　分析了不同溫度

3、條件對(duì)LaNis貯氫合金中氫的擴(kuò)散和電化學(xué)性能的影響。結(jié)果表明:貯氫合金LaN^中的擴(kuò)散系數(shù)隨放電深度(DOD)的增大而增大,溫度升高,氫在合金中的擴(kuò)散系數(shù)也增大,50％DOD的貯氫合金LaNi5中的氫擴(kuò)散活化能達(dá)18.65kJ/mol。
　　研究了不同粒度的LaNi5合金顆粒的氫擴(kuò)散行為。結(jié)果表明:隨放電電流的增大,粒度因素對(duì)貯氫合金的電化學(xué)性能影響越大,隨粒度的減小,貯氫合金LaNi5的首次放電容量逐漸增大,而活化后的最大放電

4、容量卻減小。合金微粉化和氧化機(jī)制的共同作用的結(jié)果導(dǎo)致粒度對(duì)貯氫合金的循環(huán)穩(wěn)定性影響不大。粒度對(duì)貯氫合金的高低溫性能影響復(fù)雜。
　　針對(duì)性地對(duì)比研究了氫在Nb-Ti-Ni三元合金氫分離膜中的氫擴(kuò)散行為,在探討合理優(yōu)化化學(xué)鍍P d催化層工藝基礎(chǔ)之上,采用Devanathan-Stachurski雙電解池滲氫實(shí)驗(yàn)測(cè)定了不同成分的該三元合金中的氫擴(kuò)散系數(shù)。結(jié)果表明:Nb-Ti-Ni三元合金體系氫分離膜都具有雙相結(jié)構(gòu),即先析出固熔體相Nb-

5、(Ni,Ti)和共晶相Nb-(Ni,Ti)+02-NiTi相構(gòu)成,隨成分點(diǎn)的變化,一些成分的該體系合金在共晶區(qū)會(huì)生成第三相NiTi2。
　　實(shí)驗(yàn)表明氫的滲透擴(kuò)散系數(shù)與合金的相結(jié)構(gòu)有密切關(guān)系。擴(kuò)散系數(shù)Dh隨合金中的先析出固溶體相比例增加而增加,而Ni,Ti含量的變化引起共晶相的相構(gòu)成發(fā)生變化,NiTi相和NiTi2相都不同程度引起氫擴(kuò)散系數(shù)的降低,但同時(shí)在結(jié)構(gòu)上改善了合金在吸氫膨脹過(guò)程中氫脆的發(fā)生。氫在Nb-Ti-Ni體系氫分離合金