TiMn基貯氫合金組織結(jié)構(gòu)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(dòng)力學(xué)性能、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是最有希望應(yīng)用于質(zhì)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(yīng)用到質(zhì)子交換膜型（PEMFC）燃料電池具有以下兩個(gè)缺點(diǎn)：室溫下，吸放氫平臺(tái)壓力高（﹥2Mpa）；有限的吸放氫量（﹤1.8wt％）。由于這兩個(gè)缺點(diǎn)的存在使TiMn基貯氫合金應(yīng)用到質(zhì)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(dòng)力學(xué)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(jià)格昂貴，限制了其大規(guī)模應(yīng)用。
　　本文從實(shí)際應(yīng)用的角度出發(fā)，選擇價(jià)格相對(duì)較低的80釩鐵對(duì)TiMn2合金中的Mn進(jìn)行部分取代，采用感應(yīng)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(jié)構(gòu)，利用電化學(xué)方法研究了80釩鐵的取代量、粒徑大小、溫度等對(duì)放氫PCT曲線的影響。得出了以下研究結(jié)

3、果：
　?。?）通過(guò)多次實(shí)驗(yàn)得出了合金組分的添加順序，并在0.1Mpa氬氣保護(hù)下獲得了鈕扣狀的合金塊。通過(guò)對(duì)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(shí)驗(yàn)值與設(shè)計(jì)值基本一致，而 x＝0.2～0.35合金的實(shí)驗(yàn)值與設(shè)計(jì)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(jié)構(gòu)的TiFe相為主相；而4＃合金是以BCC結(jié)構(gòu)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(shù)枝狀轉(zhuǎn)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(lái)越困難，合金的放電容量不斷增大，但是當(dāng)x＝0.35時(shí)放電容量突然減??；P-C-T曲線平臺(tái)逐漸下降，平臺(tái)斜率有逐漸增大的趨勢(shì)。
　?。?）合金充電過(guò)程出現(xiàn)氣泡，并且隨著充電時(shí)間的延長(zhǎng)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(xué)測(cè)試結(jié)果與容量法測(cè)試結(jié)果發(fā)現(xiàn)，電化學(xué)測(cè)試放氫量低于文獻(xiàn)報(bào)道，而氫壓卻高于文獻(xiàn)；該合金放氫過(guò)程的焓和熵（-36.1KJ/mol，-126.9 J/(mol·K)），這與文獻(xiàn)用容量法測(cè)試的結(jié)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(tái)壓下降，斜率增大。
　　（7）TiMn0.5（V4Fe