Co元素对La-Y-Ni系AB 3.5-3.8 型储氢合金微观结构和电化学性能影响的研究
发布时间：2022-02-20 04:17
新型高性能储氢合金电极材料的研发是提升镍氢电池性能和应用的关键。新型无镁La-Y-Ni系AB3-3.8型储氢合金,不仅拥有与La-Mg-Ni系AB3-3.8型合金相同的超点阵堆垛结构和相媲美的综合电化学性能,同时也避免了La-Mg-Ni系合金熔炼时由于Mg元素饱和蒸汽压较高所造成的安全隐患和成分难以控制等问题,已成为重要的新型高容量稀土-镍系储氢合金电极材料。然而,由于La-Y-Ni系储氢合金的特殊堆垛结构,极易导致吸放氢过程中其堆垛结构的不稳定性和氢致粉化,严重影响了合金电极反应的循环稳定性,制约了其进一步应用。对储氢合金进行适当的合金化是改善和提高合金的气体储氢与电化学性能的有效途径之一。为了寻求改善La-Y-Ni系储氢合金电极的循环稳定性,本文以超点阵结构La-Y-Ni系合金为研究对象,利用XRD、SEM、EDS以及电化学性能测试等表征和分析方法,系统研究了Co元素部分替代A2B7型及A5B19型合金B端Ni元素时,该退火合金的微观组织演变、相结构以...
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
储氢合金两种吸放氢原理示意图[21]
硕士学位论文5因为浸于电解液中的金属氢化物会随着电位的升降而吸放氢，这样的特性使镍氢电池（Ni/MH）充放电成为可能。镍氢电池（Ni/MH）是一种碱性蓄电池，正极材料的活性物质为高容量烧结的Ni（OH）2，负极材料的活性物质为储氢合金，电解液是浓度为6mol/L的KOH水溶液。其工作原理利用了储氢合金的电化学吸放氢特点，即在充放电过程中，氢就像摇椅一样，通过碱性电解液在氢氧化镍电极（电池正极）和金属氢化物（MH）电极（电池负极）之间来回运动，因此又称之为“摇椅”机理。其成分组成的化学式可表示为：Ni/MH电池工作原理如图1.2所示。图1.2Ni/MH电池的工作原理示意图研究表明，镍氢电池充放电循环过程中，正负电极基本反应如下[27]：OHOHNi+++HeONiOH22)(充电放电正极：xHxeOHM+++xOMHx充电放电负极：2可细分为2adMHOeMHOH++→+adabMH→MHabMH→MHadad2MH+MH→2M+HMHxNixNiOOHHOMx++充电放电电池总反应：2)(式中，M及MH分别表示储氢合金和其金属氢化物。电池充电时，在电池正极上发生Ni（OH）2与OH﹣的氧化反应，产物为羟基氧化镍（NiOOH）和水；在电池正极表面水得电子与储氢合金发生电催化反应，()6(/)(/)(iOOH)2HMKNOHNiMOHM+
沟腁B2型储氢合金，因有较高的能量密度，被认为是Ni/MH电池的第二代电极活性材料。laves相为紧密堆积结构的拓扑密堆相，其A、B侧原子半径比接近为1.2。AB2型laves相合金包括C14（MgZn2,P63/mmc）、C15（MgCu2，Fd/3m）和C36（MgNi2，P63/mmc）三种结构类型[52,53]，但C36型合金的储氢性能较差，固AB2型储氢合金其实只涉及C14与C15型两种结构类型（如图1.3）。由于原子为密排堆积，具有Laves相结构的C14与C15型合金原子构成了较多可供氢原子占据的四面体间隙，因此AB2型Laves相储氢合金的储氢容量较大。图1.3Laves相储氢合金的结构示意图
【参考文献】：
期刊论文
[1]A2B7型La0.3Y0.7Ni3.4–xMnxAl0.1储氢合金微观结构和电化学性能研究[J]. 郑坤,罗永春,邓安强,杨洋,张海民. 无机材料学报. 2020(05)
[2]稀土Nd对A2B7型La-Y-Ni系储氢合金微观结构和电化学性能的影响[J]. 姜婉婷,罗永春,赵磊,邓安强. 金属功能材料. 2019(01)
[3]稀土元素对R-Y-Ni系A2B7型无镁储氢合金微观结构和电化学性能的影响[J]. 姜婉婷,罗永春,赵磊,邓安强,张国庆. 无机化学学报. 2018(10)
[4]无镁超点阵结构A2B7型La1-xYxNi3.25Mn0.15Al0.1合金的储氢和电化学性能[J]. 赵磊,罗永春,邓安强,姜婉婷. 高等学校化学学报. 2018(09)
[5]稀土系A2B7型La1-xScxNi2.6Co0.3Mn0.5Al0.1（x=0～0.5）储氢合金相结构和电化学性能研究[J]. 梅兴志,罗永春,张国庆,康龙. 无机材料学报. 2015(10)
[6]镁含量对稀土-镁-镍系A2B7型储氢合金电极自放电性能的影响[J]. 张书成,罗永春,曾书平,王可,康龙. 稀有金属. 2013(04)
[7]储氢合金电极失效的机理分析及研究进展[J]. 董小平,杨丽颖,朱凯宁,王涛,钟旸. 稀有金属与硬质合金. 2011(04)
[8]La-Mg-Ni-Co系新型稀土储氢合金研究进展[J]. 刘晓芳,李嵘峰,潘崇超,杨白,于荣海. 中国材料进展. 2011(09)
[9]La0.63Gd0.2Mg0.17Ni3.2-xCo0.3Alx（x=0～0.4）储氢合金的微观组织和电化学性能[J]. 罗永春,吴婷,高志杰,李嵘峰,林振,康龙. 中国稀土学报. 2010(03)
[10]新型能源载体—储氢材料研究进展[J]. 唐文静,傅和青,黄洪,陈焕钦. 化工新型材料. 2006(10)
博士论文
[1]2H和3R型RE-Mg-Ni基贮氢合金的相结构和电化学性能[D]. 赵雨萌.燕山大学 2018
[2]以多元合金化改进球磨Mg基贮氢电极合金循环稳定性的研究[D]. 张耀.浙江大学 2002
硕士论文
[1]A5B19型La-Mg-Ni-Co储氢合金的研究[D]. 蔡鑫.江苏科技大学 2017
[2]Ti-V基固溶体型储氢合金吸放氢性能的研究[D]. 窦涛.中国科学院研究生院（上海微系统与信息技术研究所） 2006
本文编号：3634298
【文章来源】：兰州理工大学甘肃省
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
储氢合金两种吸放氢原理示意图[21]
硕士学位论文5因为浸于电解液中的金属氢化物会随着电位的升降而吸放氢，这样的特性使镍氢电池（Ni/MH）充放电成为可能。镍氢电池（Ni/MH）是一种碱性蓄电池，正极材料的活性物质为高容量烧结的Ni（OH）2，负极材料的活性物质为储氢合金，电解液是浓度为6mol/L的KOH水溶液。其工作原理利用了储氢合金的电化学吸放氢特点，即在充放电过程中，氢就像摇椅一样，通过碱性电解液在氢氧化镍电极（电池正极）和金属氢化物（MH）电极（电池负极）之间来回运动，因此又称之为“摇椅”机理。其成分组成的化学式可表示为：Ni/MH电池工作原理如图1.2所示。图1.2Ni/MH电池的工作原理示意图研究表明，镍氢电池充放电循环过程中，正负电极基本反应如下[27]：OHOHNi+++HeONiOH22)(充电放电正极：xHxeOHM+++xOMHx充电放电负极：2可细分为2adMHOeMHOH++→+adabMH→MHabMH→MHadad2MH+MH→2M+HMHxNixNiOOHHOMx++充电放电电池总反应：2)(式中，M及MH分别表示储氢合金和其金属氢化物。电池充电时，在电池正极上发生Ni（OH）2与OH﹣的氧化反应，产物为羟基氧化镍（NiOOH）和水；在电池正极表面水得电子与储氢合金发生电催化反应，()6(/)(/)(iOOH)2HMKNOHNiMOHM+
沟腁B2型储氢合金，因有较高的能量密度，被认为是Ni/MH电池的第二代电极活性材料。laves相为紧密堆积结构的拓扑密堆相，其A、B侧原子半径比接近为1.2。AB2型laves相合金包括C14（MgZn2,P63/mmc）、C15（MgCu2，Fd/3m）和C36（MgNi2，P63/mmc）三种结构类型[52,53]，但C36型合金的储氢性能较差，固AB2型储氢合金其实只涉及C14与C15型两种结构类型（如图1.3）。由于原子为密排堆积，具有Laves相结构的C14与C15型合金原子构成了较多可供氢原子占据的四面体间隙，因此AB2型Laves相储氢合金的储氢容量较大。图1.3Laves相储氢合金的结构示意图
【参考文献】：
期刊论文
[1]A2B7型La0.3Y0.7Ni3.4–xMnxAl0.1储氢合金微观结构和电化学性能研究[J]. 郑坤,罗永春,邓安强,杨洋,张海民. 无机材料学报. 2020(05)
[2]稀土Nd对A2B7型La-Y-Ni系储氢合金微观结构和电化学性能的影响[J]. 姜婉婷,罗永春,赵磊,邓安强. 金属功能材料. 2019(01)
[3]稀土元素对R-Y-Ni系A2B7型无镁储氢合金微观结构和电化学性能的影响[J]. 姜婉婷,罗永春,赵磊,邓安强,张国庆. 无机化学学报. 2018(10)
[4]无镁超点阵结构A2B7型La1-xYxNi3.25Mn0.15Al0.1合金的储氢和电化学性能[J]. 赵磊,罗永春,邓安强,姜婉婷. 高等学校化学学报. 2018(09)
[5]稀土系A2B7型La1-xScxNi2.6Co0.3Mn0.5Al0.1（x=0～0.5）储氢合金相结构和电化学性能研究[J]. 梅兴志,罗永春,张国庆,康龙. 无机材料学报. 2015(10)
[6]镁含量对稀土-镁-镍系A2B7型储氢合金电极自放电性能的影响[J]. 张书成,罗永春,曾书平,王可,康龙. 稀有金属. 2013(04)
[7]储氢合金电极失效的机理分析及研究进展[J]. 董小平,杨丽颖,朱凯宁,王涛,钟旸. 稀有金属与硬质合金. 2011(04)
[8]La-Mg-Ni-Co系新型稀土储氢合金研究进展[J]. 刘晓芳,李嵘峰,潘崇超,杨白,于荣海. 中国材料进展. 2011(09)
[9]La0.63Gd0.2Mg0.17Ni3.2-xCo0.3Alx（x=0～0.4）储氢合金的微观组织和电化学性能[J]. 罗永春,吴婷,高志杰,李嵘峰,林振,康龙. 中国稀土学报. 2010(03)
[10]新型能源载体—储氢材料研究进展[J]. 唐文静,傅和青,黄洪,陈焕钦. 化工新型材料. 2006(10)
博士论文
[1]2H和3R型RE-Mg-Ni基贮氢合金的相结构和电化学性能[D]. 赵雨萌.燕山大学 2018
[2]以多元合金化改进球磨Mg基贮氢电极合金循环稳定性的研究[D]. 张耀.浙江大学 2002
硕士论文
[1]A5B19型La-Mg-Ni-Co储氢合金的研究[D]. 蔡鑫.江苏科技大学 2017
[2]Ti-V基固溶体型储氢合金吸放氢性能的研究[D]. 窦涛.中国科学院研究生院（上海微系统与信息技术研究所） 2006
本文编号：3634298
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jinshugongy/3634298.html
