釩基合金+x(wt%)稀土A2B7型合金復(fù)合電極材料的儲(chǔ)氫和電化學(xué)性能研究.pdf

1、本研究以?xún)?chǔ)氫量大和平臺(tái)壓力適中的BCC型(TiCr)0.497V0.42Fe0.083合金為基體相，通過(guò)添加30％(wt)稀土系A(chǔ)2B7型合金La0.63R0.2Mg0.17Ni3.1Co0.3Al0.1(R=鑭系稀土元素)為電催化活性物質(zhì)，經(jīng)5h球磨改性后，復(fù)合材料電極的綜合電化學(xué)性能得到明顯改善，其電極最大放電容量達(dá)到425.8mA·h/g，經(jīng)100次充放電循環(huán)后其電極容量保持率S100為97％左右，表現(xiàn)出良好的電極循環(huán)穩(wěn)定性。

2、r>　　 本文系統(tǒng)研究了表面電催化活性物A2B7型合金的含量對(duì)復(fù)合電極材料(TiCr)0.497V0.42Fe0.083+x(wt％)(LaRMg)2(NiCoAl)7(x=5～50)的儲(chǔ)氫性能、微觀組織和電化學(xué)性能的影響，并對(duì)綜合電化學(xué)性能較好的x=30的復(fù)合電極材料進(jìn)行了球磨工藝改變和退火熱處理，并且研究了其在電化學(xué)充放電循環(huán)過(guò)程中電化學(xué)容量衰減的原因。PCT測(cè)試結(jié)果表明，隨電催化活性物質(zhì)A2B7型合金含量的增加，球磨產(chǎn)物的吸氫平

3、臺(tái)壓力逐漸降低、平臺(tái)斜率略微增大，而吸氫量呈減小的規(guī)律；復(fù)合儲(chǔ)氫合金電極的放電效率逐漸增加，x=5時(shí)放電效率僅為53.2％，x=50時(shí)放電效率已達(dá)92.9％；綜合電化學(xué)性能較好的x=30的復(fù)合儲(chǔ)氫合金電極的放電效率為92.5％，熱力學(xué)參數(shù)△H(◎)為26.165Kj/mol，△S(◎)為88.96j/k/mol，反應(yīng)焓較小，氫化物穩(wěn)定性較差，反應(yīng)熵較大，利于吸放氫反應(yīng)，從熱力學(xué)角度看，x=30的復(fù)合儲(chǔ)氫合金適合用于儲(chǔ)氫負(fù)極材料。XRD和

4、SEM分析結(jié)果表明，隨著x值的增加，具有電催化活性的A2B7型合金顆粒細(xì)化后分散并包覆在釩基合金表面上，與鑄態(tài)釩基合金相比，復(fù)合材料中BCC固溶體相結(jié)構(gòu)的晶胞參數(shù)α和晶胞體積V均明顯減小。電化學(xué)性能分析表明，球磨復(fù)合材料電極的最大放電容量，隨著x值的增加呈先增加后減小的變化規(guī)律，當(dāng)x≧5時(shí)，復(fù)合材料電極的放電容量為280～433.2mA·h/g，其100次充放電循環(huán)后的電極容量保持率S100為92％～98.9％，表現(xiàn)出良好的電極循環(huán)穩(wěn)定

5、性，其中x=30時(shí)的復(fù)合材料的綜合電化學(xué)性能最好。A2B7型合金的抗腐蝕性能及其包覆效果以及V元素的溶出行為對(duì)球磨復(fù)合儲(chǔ)氫合金電極的電化學(xué)循環(huán)穩(wěn)定性具有重要的影響。隨A2B7型合金含量x的增加，球磨復(fù)合材料電極反應(yīng)動(dòng)力學(xué)得到顯著提高，電極的高倍率放電性能(HRD)和交換電流密度Io值逐漸增加，但氫原子擴(kuò)散系數(shù)有所減小，其中表面電催化活性或交換電流密度I0是影響球磨復(fù)合材料(TiCr)0.497V0.42Fe0.083+x(wt％)(La

6、RMg)2(NiCoAl)7電極反應(yīng)動(dòng)力學(xué)過(guò)程的主要控制步驟。在氫氣保護(hù)下球磨得到的復(fù)合儲(chǔ)氫合金，顆粒細(xì)化非常明顯而且顆粒之間具有較大的潤(rùn)滑性，復(fù)合效果欠佳，其活化次數(shù)較少，但電化學(xué)容量和循環(huán)穩(wěn)定性都要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于氬氣保護(hù)下的球磨復(fù)合材料。通過(guò)改變球磨工藝，電化學(xué)容量有所提高，但循環(huán)穩(wěn)定性仍然較差。不同溫度退火處理后的復(fù)合合金電極的電化學(xué)性能差別較大，200℃退火復(fù)合材料與退火前相比，無(wú)相的變化，電化學(xué)容量基本不變，循環(huán)穩(wěn)定性提高較大，高倍