快淬態(tài)及球磨態(tài)REMg11Ni(RE=Sm,Y)合金的儲氫性能研究.pdf

1、鎂基合金因其具有成本低、比重輕、氣態(tài)儲氫容量高等特性而被看作是一種潛在的用于 Ni-MH電池負(fù)極材料和氫燃料電池汽車的儲氫材料。但是作為儲氫材料，它較高的放氫溫度和較差的吸放氫動力學(xué)給其實際應(yīng)用造成了嚴(yán)重地阻礙。鑒于此，機(jī)械合金化、真空快淬技術(shù)、元素取代改性和添加催化劑等措施被用于攻克以上難題。
　　本文采用采用單輥快淬技術(shù)制備快淬態(tài)合金，然后通過機(jī)械合金化法得到球磨態(tài)REMg11Ni+5 wt.%X(RE=Sm, Y;X=0,

2、CeO2, MoS2)系列儲氫合金。并采用X-射線衍射（XRD），高分辨電子顯微鏡（HRTEM），PCT測試儀等分析測試手段，詳細(xì)地研究了合金相組成及微觀結(jié)構(gòu)、吸放氫動力學(xué)性能、PCT曲線和熱力學(xué)性能。
　　SmMg11Ni合金包含兩相，即主相 SmMg12和第二相 Mg2Ni。機(jī)械球磨后，合金結(jié)構(gòu)為非晶/納米晶結(jié)構(gòu)；所有合金的 PCT曲線均包含兩個吸放氫平臺，且吸放氫平臺之間存在較小的滯后現(xiàn)象，低壓大平臺代表Mg/MgH2相的吸

3、放氫過程，而高壓小平臺代表 Mg2Ni/Mg2NiH4相的吸放氫過程。對于同一種合金而言，當(dāng)溫度升高時，其吸放氫平臺壓亦隨之升高，這是因為溫度越高，合金氫化物的穩(wěn)定性越低，故其平衡壓力就相對越高。球磨后合金吸放氫反應(yīng)的熱力學(xué)參數(shù)熵變和焓變略微高于快淬態(tài)合金；合金在不同溫度下均表現(xiàn)出較好的吸氫動力學(xué)性能，相比于快淬態(tài)合金，球磨后合金的吸氫速率變小，添加催化劑 CeO2和 MoS2球磨后其吸氫速率進(jìn)一步減小?？齑銘B(tài)和球磨態(tài)合金在高溫下的吸氫

4、動力學(xué)較好，而球磨態(tài) SmMg11Ni+5 wt.%X(X=CeO2, MoS2)合金的吸氫速率隨溫度的升高反而變?。缓辖鹪诟邷叵碌姆艢鋭恿W(xué)性能較好，在593 K下，僅球磨態(tài)SmMg11Ni+5 wt.% CeO2合金表現(xiàn)出較好的放氫動力學(xué)。在同一溫度下，合金的放氫速率從大到小依次為：SmMg11Ni+5 wt.%CeO2(20 h)合金>SmMg11Ni+5 wt.%MoS2(20 h)合金>SmMg11Ni(20 h)合金> Sm

5、Mg11Ni(3 m/s)合金。溫度越高，合金的放氫容量也越高。由于合金的放氫過程是個吸熱反應(yīng)，因而溫度的升高有利于放氫反應(yīng)的進(jìn)行。
　　YMg11Ni合金結(jié)構(gòu)由 Y5Mg24，Mg和 Mg2Ni三相組成。機(jī)械球磨后，合金結(jié)構(gòu)為非晶/納米晶結(jié)構(gòu)；所有合金的 PCT曲線均包含兩個吸放氫平臺，吸放氫平臺之間滯后效應(yīng)較小，低壓和高壓平臺分別代表 Mg/MgH2相和 Mg2Ni/Mg2NiH4相的吸放氫過程。同樣，溫度越高，吸放氫平臺壓越

6、高。球磨后合金吸放氫反應(yīng)的熱力學(xué)參數(shù)熵變和焓變高于快淬態(tài)合金；所有合金在不同溫度下均表現(xiàn)出較好的吸氫動力學(xué)性能，其中快淬態(tài)合金的吸氫速率最大（613 K下除外）。球磨后合金的吸氫速率減小，而添加催化劑后，其吸氫速率又增加。這四種合金的吸氫速率均在593 K下達(dá)到最大值。溫度對合金最大吸氫容量的影響較小。添加催化劑球磨后合金的吸氫量減少，這說明催化劑本身并不吸氫，此外添加催化劑球磨后，合金非晶化程度較嚴(yán)重，故其吸氫量有所降低；合金在高溫下