TiMn基貯氫合金組織結構及貯氫性能研究.pdf

1、由于TiMn基Laves相貯氫合金具有易活化、較好的吸放氫動力學性能、價格低廉等優(yōu)點，被認為是最有希望應用于質子交換膜型（PEMFC）燃料電池貯氫器的貯氫合金之一。但是TiMn基Laves相貯氫合金應用到質子交換膜型（PEMFC）燃料電池具有以下兩個缺點：室溫下，吸放氫平臺壓力高（﹥2Mpa）；有限的吸放氫量（﹤1.8wt％）。由于這兩個缺點的存在使TiMn基貯氫合金應用到質子交換膜型（PEMFC）燃料電池還有一段距離。V是常溫下可以吸

2、放氫的元素，且具有較好的吸放氫動力學性能，是一種非常重要的提高貯氫特性的元素。但是純釩的價格昂貴，限制了其大規(guī)模應用。
　　本文從實際應用的角度出發(fā)，選擇價格相對較低的80釩鐵對TiMn2合金中的Mn進行部分取代，采用感應熔煉法制備合金TiMn2-5x（V4Fe）x（x＝0.1，0.2，0.3，0.35），探討了合金制備、合金的組織結構，利用電化學方法研究了80釩鐵的取代量、粒徑大小、溫度等對放氫PCT曲線的影響。得出了以下研究結

3、果：
　?。?）通過多次實驗得出了合金組分的添加順序，并在0.1Mpa氬氣保護下獲得了鈕扣狀的合金塊。通過對鑄態(tài)合金的X射線熒光光譜分析發(fā)現(xiàn)，x＝0.10合金成分的實驗值與設計值基本一致，而 x＝0.2～0.35合金的實驗值與設計值存在較大差異。
　?。?）合金的XRD分析得知，1＃合金是C14Laves相為主相；2＃和3＃合金都是以BCC結構的TiFe相為主相；而4＃合金是以BCC結構的V基固溶體相為主相。合金SEM顯示在

4、基體中都出現(xiàn)了數(shù)量不等的偏析區(qū)（逐漸由樹枝狀轉變?yōu)閸u狀）。而偏析區(qū)主要是Ti的偏析，基體主要是Ti、V、Mn、Fe。
　?。?）隨著80釩鐵的增加，合金的活化變得越來越困難，合金的放電容量不斷增大，但是當x＝0.35時放電容量突然減??；P-C-T曲線平臺逐漸下降，平臺斜率有逐漸增大的趨勢。
　?。?）合金充電過程出現(xiàn)氣泡，并且隨著充電時間的延長氣泡數(shù)量不斷增多；合金充放電前后的表面形貌分析發(fā)現(xiàn)，合金的表面都有不同程度的粉化。

5、
　?。?）比較TiMn0.50（V4Fe）0.30合金的電化學測試結果與容量法測試結果發(fā)現(xiàn)，電化學測試放氫量低于文獻報道，而氫壓卻高于文獻；該合金放氫過程的焓和熵（-36.1KJ/mol，-126.9 J/(mol·K)），這與文獻用容量法測試的結果基本一致。
　?。?）隨著粒徑的減小，TiMn0.5（V4Fe）0.3合金的活化性能得到改善，但是放電容量降低，平臺壓下降，斜率增大。
　　（7）TiMn0.5（V4Fe