AB5型貯氫合金性能及適配固態(tài)貯氫裝置的設(shè)計(jì)研究.pdf

1、本論文研究工作包括AB5型貯氫合金的性能研究（氣態(tài)貯氫和電化學(xué)貯氫）和與之適配的固態(tài)貯氫裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)兩部分。
　　在AB5型貯氫合金性能研究方面，以LaNi3.8Co1.1Mn0.1-xTiMn1.5(x=0wt.％、4wt.%、8wt.%)合金為研究對(duì)象，運(yùn)用XRD、SEM等材料分析手段對(duì)合金結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析表征；利用等容壓差法測(cè)試了貯氫合金的氣態(tài)貯氫性能（333K、353K和383K）；利用模擬電池法、結(jié)合交流阻抗法（EIS）等

2、電化學(xué)測(cè)試手段研究了合金的電化學(xué)貯氫性能（303K、313K和323K）。
　　研究工作表明：
　　1）制備的LaNi3.8Co1.1Mn0.1合金為具有典型LaNi5相結(jié)構(gòu)的單相合金。熔煉摻雜適量TiMn1.5后，合金主相仍為L(zhǎng)aNi5相，同時(shí)出現(xiàn)少量(CoNi)3Ti相，該相隨摻雜量的增加而增加。
　　2）氣態(tài)貯氫測(cè)試表明，LaNi3.8Co1.1Mn0.1合金333K時(shí)最大貯氫容量達(dá)1.38wt.%，TiMn1.

3、5的熔煉摻雜使得合金貯氫容量稍微降低，但吸放氫平臺(tái)壓降低，滯后效應(yīng)明顯減小。高溫有利于合金中氫的釋放，同時(shí)隨著TiMn1.5的摻雜合金的吸放氫動(dòng)力學(xué)性能有所改善。
　　3）電化學(xué)測(cè)試表明，當(dāng)測(cè)試溫度由303K增加至323K時(shí)，LaNi3.8Co1.1Mn0.1合金電極的最大放電容量、高倍率放電性能及循環(huán)穩(wěn)定性能均降低。EIS分析證實(shí)，合金電極中的氫擴(kuò)散系數(shù)DH由303K時(shí)的3.8×10-7cm2/s分別增加至313K時(shí)的5.2×1

4、0-7cm2/s和323K時(shí)的6.0×10-7cm2/s，但表面交換電流密度I0由303K時(shí)的373mA/g分別降至313K時(shí)的299mA/g和323K時(shí)的93.25mA/g。
　　4）303K下 LaNi3.8Co1.1Mn0.1-xTiMn1.5(x=4wt.%、8wt.%)合金電極電化學(xué)測(cè)試結(jié)果表明，合金電極的最大放電容量和循環(huán)穩(wěn)定性降低，自放電性能和合金電極高倍率放電性能（x=4wt.%）有一定改善。EIS分析證實(shí)，摻雜合

5、金電極的氫擴(kuò)散系數(shù)DH降低，由未摻雜時(shí)的3.8×10-7cm2/s，分別降至x=4wt.%時(shí)的3.4×10-7cm2/s和x=8wt.%時(shí)的0.7×10-7cm2/s；摻雜合金電極的表面交換電流密度I0在x=4wt.%增加，由未摻雜時(shí)的373mA/g增加至x=4wt.%時(shí)的522mA/g。
　　固態(tài)貯氫是氫能應(yīng)用領(lǐng)域的一個(gè)熱點(diǎn)，本研究結(jié)合AB5型貯氫合金特性開展了適配燃料電池使用的固態(tài)貯氫裝置的設(shè)計(jì)研究。本工作創(chuàng)新性地設(shè)計(jì)出內(nèi)部分