鎂-稀土基儲氫合金的非晶形成能力及電極性能研究.pdf

1、本文系統(tǒng)研究了富鎂、低鎂兩類儲氫合金的非晶形成能力及其儲氫電化學(xué)性能。主要研究工作包括:
　　1、利用熔鑄、澆鑄及甩帶快冷方法制備了富鎂Mg70(Ni3La)30合金,發(fā)現(xiàn)隨著冷卻速率增大,晶粒細(xì)化明顯。甩帶快冷制備的Mg70(Ni3La)30非晶合金在573K溫度下發(fā)生晶化轉(zhuǎn)變,非晶相轉(zhuǎn)變?yōu)镸g2Ni和La2Mg17晶體相。性能測試結(jié)果表明,甩帶快冷制備的Mg70(Ni3La)30非晶合金在623K具有良好的儲氫性能,澆注和熔鑄

2、制備合金的性能要差些,這和非晶合金在吸/放氫過程中發(fā)生晶化、而導(dǎo)致的微結(jié)構(gòu)改變有關(guān)(晶粒細(xì)化等)。鎂在堿液中極易被腐蝕,故富鎂儲氫合金的循環(huán)穩(wěn)定性差。
　　2、玻璃形成能力( GFA)是判斷合金非晶態(tài)結(jié)構(gòu)形成的重要指標(biāo),對儲氫合金設(shè)計(jì)具有重要意義。利用甩帶快冷技術(shù)制備了Mg70(Ni3RE)30(RE=La, Ce, Pr, Nd, Y)非晶合金條帶,通過差示掃描量熱技術(shù)(DSC)表征了合金條帶的非晶結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變及其熱穩(wěn)定性。從原子尺

3、度,對合金的原子尺寸參數(shù)(δ)、電負(fù)性差(x)以及原子結(jié)構(gòu)參數(shù)(λ)進(jìn)行了計(jì)算和分析。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和理論分析結(jié)果表明:RE=Pr時(shí),相應(yīng)合金的玻璃形成能力最大, RE=Y的最小,其大小次序?yàn)?Mg70(Ni3Pr)30>Mg70(Ni3la)30>Mg70(Ni3Ce)30>Mg70(Ni3Nd)30>Mg70(Ni3Y)30,影響Mg70(Ni3RE)3非晶合金玻璃形成能力的主要因素是電負(fù)性差,原子尺寸參數(shù)和原子結(jié)構(gòu)參數(shù)的作用次之。

4、>　　3、Mg70(Ni3La)30合金的非晶形成能力、動力學(xué)性能以及吸氫動力學(xué)優(yōu)于Mg70(Ni3.5 La)30合金。晶化起始溫度Tx的表觀激活能和頻率因子越小,玻璃轉(zhuǎn)變處Lasocka關(guān)系的B值越大,玻璃形成能力越強(qiáng)。稀土La含量對Mg-Ni-La合金的非晶形成能力和儲氫性能有重要作用。Co元素部分替代La制備的Mg60Ni30La10與Mg60Ni30La6Co4合金,非晶形成能力和動力學(xué)性能均有明顯提高。
　　4、低鎂合

5、金的主要研究工作包括:研究了不同甩帶速度條件下制備的低鎂合金(Mg20Ni80、La0.2Mg0.8Ni4以及LaMgNi4-x Co0.4(x=0,0.4))合金的微結(jié)構(gòu)以及電化學(xué)性能。研究結(jié)果表明,MgNi2、LaMgNi4及La0.2Mg0.8Ni2合金相在10-30m/s甩帶條件下得不到非晶,說明非晶樣品的制備需要滿足一定的熱力學(xué)條件,但在甩帶速率在20m/s以上時(shí),MgNi2、LaMgNi4、 LaMgNi3.6Co0.4能得