Mg-Ca-Ni合金儲(chǔ)氫性能及電化學(xué)性能研究.pdf

1、Mg基儲(chǔ)氫合金由于其資源豐富、儲(chǔ)氫容量大、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)被認(rèn)為是極具應(yīng)用前景的一類(lèi)儲(chǔ)氫合金。在化石能源日益枯竭和環(huán)境污染日益嚴(yán)重的現(xiàn)代社會(huì)中，開(kāi)發(fā)鎂基合金作為清潔能源氫的儲(chǔ)備和運(yùn)輸載體意義重大，但緩慢的吸放氫動(dòng)力學(xué)和高的工作溫度嚴(yán)重阻礙它的實(shí)際應(yīng)用。
　　本文采用感應(yīng)熔煉、甩帶、機(jī)械球磨（MA）制備了熔煉+球磨和熔煉+甩帶+球磨兩種工藝下的Mg67-xCaxNi33（x=0,5,10,15,20,at％）儲(chǔ)氫合金。運(yùn)用P-C-T測(cè)

2、試儀測(cè)試了合金在523K、573K和623K三種溫度下吸放氫曲線(xiàn)；采用DC-5電化學(xué)測(cè)試儀測(cè)試了合金的放電曲線(xiàn)，并利用XRD、SEM等研究了合金各階段的物相組成和微觀(guān)形貌，認(rèn)識(shí)了Ca含量、溫度及制備工藝對(duì)合金相結(jié)構(gòu)，電化學(xué)性能和儲(chǔ)氫性能的影響。研究表明：
　　1、制備工藝對(duì)合金物相組成幾乎沒(méi)有影響。Mg67Ni33合金主要由Mg2Ni相和少量的Mg相組成。隨著Ca元素含量的增加，合金中MgNi2相和Mg2Ca相增多，而Mg2Ni相

3、的含量相應(yīng)相降低。當(dāng)Ca含量達(dá)到20at%時(shí)，Mg47Ca20Ni33合金幾乎完全由MgNi2相和Mg2Ca相組成。吸氫后，Mg67Ni33合金主要由Mg2NiH4相組成；含Ca的Mg-Ca-Ni三元合金在吸氫后主要形成Mg2NiH4和CaH2氫化物，并隨著Ca含量的增加，Mg2NiH4含量降低，MgNi2相和CaH2相逐漸增加。放氫后，Mg67Ni33合金仍主要由Mg2Ni相組成；含Ca的Mg-Ca-Ni三元合金在放氫后主要Mg2Ni

4、相和MgNi2相和CaH2相組成。
　　2、Ca含量和制備工藝對(duì)合金最大吸氫量都有影響。Ca能夠減少合金中能與氫反應(yīng)的Mg2Ni相而降低了合金最大吸氫量，同時(shí)Ca具有促使Mg-Ca-Ni三元合金形成非晶的能力，Ca含量越多，形成的非晶能力越強(qiáng)，非晶化能夠提高合金的儲(chǔ)氫量，但吸放、氫后不再保持氫化反應(yīng)前的非晶結(jié)構(gòu)。
　　3、Ca含量和制備工藝對(duì)合金電化學(xué)性能影響各異。Ca能極大地提高合金的電化學(xué)循環(huán)穩(wěn)定性能，但是降低了合金的放

5、電容量。30次充放電循環(huán)后，合金放電容量保持率提高分別由原來(lái)12.11%到82%和12.62%到60%，放電容量由Mg67Ni33的88.64 mA·h·g-1到25 mA·h·g-1左右。熔煉+球磨工藝制備的Mg67-xCaxNi33合金放電容量隨著Ca含量的增加下降；熔煉+甩帶+球磨工藝制備出的Mg67-xCaxNi33合金放電容量隨著Ca含量的增加，放電容量先下降再上升，甩帶處理提高了含Ca合金Mg67-xCaxNi33的初次放電

6、容量，但降低了放電循環(huán)穩(wěn)定性。此外，Ca元素降低了合金的活化性能。Mg67Ni33合金初次放電就達(dá)到最大放電容量，而加Ca的Mg67-xCaxNi33合金需要經(jīng)過(guò)7次循環(huán)才達(dá)到最大放電容量。
　　4、制備工藝和溫度對(duì)合金吸、放氫平臺(tái)壓有影響。甩帶處理能提高合金的吸、放氫平衡壓。此外，吸、放氫平臺(tái)壓隨著溫度的升高而升高
　　5、Ca能提高M(jìn)g67-xCaxNi33合金氫化物生成焓，Ca含量越多，生成焓越大，說(shuō)明含鈣的氫化物穩(wěn)定