納米催化劑對(duì)A2B7型La-Mg-Ni儲(chǔ)氫合金電化學(xué)性能的影響.pdf

1、就目前已研發(fā)出的諸多儲(chǔ)氫合金而言,La-Mg-Ni系合金由于其放電容量大等諸多優(yōu)點(diǎn)而備受關(guān)注。但最大的應(yīng)用瓶頸是其循環(huán)壽命不好,所以解決La-Mg-Ni系貯氫合金在其應(yīng)用領(lǐng)域的關(guān)鍵性問題就是如何在保證放電容量的基礎(chǔ)上改善其循環(huán)穩(wěn)定性?，F(xiàn)階段,國(guó)內(nèi)外有關(guān)對(duì)La-Mg-Ni系A(chǔ)2B7型儲(chǔ)氫電極合金的許多關(guān)鍵性理論問題仍有待解決,其中包括合金儲(chǔ)氫材料的循環(huán)穩(wěn)定性的衰退機(jī)理、材料的成分及其結(jié)構(gòu)等對(duì)電化學(xué)乃至動(dòng)力學(xué)性能的影響、多元合金化對(duì)材料綜合

2、性能的改善等等。
　　本文以 La-Mg-Ni系 A2B7型合金作為基體。采用中頻真空感應(yīng)爐熔煉出La0.82Mg0.18Ni3.5-xAlx(x=0.05,0.10,0.15,0.20)鑄態(tài)合金,通過分析合金組分、過程控制劑(THF)、球磨時(shí)間和催化劑等因素的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),結(jié)合材料的XRD結(jié)構(gòu)表征結(jié)果,探討對(duì)合金結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能等的影響。
　　對(duì)La0.82Mg0.18Ni3.5-xAlx(x=0.05,0.10,0.15,0

3、.20)合金設(shè)計(jì)三因素四水平正交實(shí)驗(yàn)。得到容量保持率最佳工藝條件是Al替代量0.20,四氫呋喃量6ml,球磨時(shí)間為20min,循環(huán)20次的容量保持率為63.19％;最大放電容量最佳工藝條件是Al替代量0.05,四氫呋喃量10ml,球磨時(shí)間為20min放電容量可達(dá)356.2mAh/g。隨著Al替代量的加大和四氫呋喃的用量的降低,合金均是由LaNi5相和La2Ni7相構(gòu)成的主相且整體相結(jié)構(gòu)變化不顯著, La2Ni7相隨之逐漸減少,LaNi5

4、相逐漸增多。同時(shí)LaNi5和La2Ni7相a軸和c軸等晶胞參數(shù)都在不同程度上的略有增大,并且晶胞體積也有呈小幅的增加趨勢(shì)。EIS、交換電流密度所表征的電極表面電荷轉(zhuǎn)移速率降低;氫擴(kuò)散系數(shù)所表征的體內(nèi)氫擴(kuò)散速率先下降再提升后下降,這與HRD很好的吻合,說明此系列合金的高倍率放電能力受到電荷在合金表面的遷移速度與體相內(nèi)氫的擴(kuò)散速率綜合制約。
　　La0.82Mg0.18Ni3.45Al0.05+x(mol)TiO2(x=0~0.4)系

5、列合金均是由主相為L(zhǎng)aNi5相和La2Ni7相的多相構(gòu)成,隨著TiO2的增加出現(xiàn)TiNi3和MgNi2的雜相。該系列合金都具有優(yōu)異的活化性能,TiO2的增加雖然降低了放電容量但對(duì)循環(huán)穩(wěn)定性有了明顯的改善。同時(shí)也削弱了高倍率放電能力,這與其EIS、線性極化及氫擴(kuò)散系數(shù)所表現(xiàn)出的規(guī)律一致,說明高倍率放電能力可能同時(shí)受到氫在合金體內(nèi)的擴(kuò)散速率和電荷在合金表面的轉(zhuǎn)移速率綜合制約。
　　研究了La0.82Mg0.18Ni3.30Al0.20