鎂基合金由于原料豐富、成本低和儲(chǔ)氫容量大等優(yōu)點(diǎn)成為最有開發(fā)前景的儲(chǔ)氫材料之一。但是,這類材料吸放氫動(dòng)力學(xué)性能較差,大大影響了其儲(chǔ)氫性能和應(yīng)用。為探索改進(jìn)鎂基儲(chǔ)氫材料性能的途徑,本文選取La5Mg95-xNix（x=5、10、15）合金為研究對(duì)象,用真空感應(yīng)熔煉法制備了該合金,對(duì)合金鑄態(tài)組織和儲(chǔ)氫性能進(jìn)行詳細(xì)研究,在此基礎(chǔ)上研究球磨納米化和不同類型添加劑對(duì)La5Mg85Ni10合金組織和儲(chǔ)氫性能的影響規(guī)律,另外還從熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)方面對(duì)儲(chǔ)氫性能的改善機(jī)理進(jìn)行研究。主要結(jié)果如下:La5Mg95-xNix（x=5、10、15）鑄態(tài)合金中 La2Mg17為主相,Mg2Ni、La2Ni3、Mg為第二相,=5合金中還有LaMg2相。隨Ni含量增加和Mg含量降低,Mg2Ni含量增加。氫化后合金由MgH2、Mg2NiH4和稀土氫化物L(fēng)aH3組成,脫氫后合金均由Mg2Ni、Mg和稀土氫化物L(fēng)aH3組成。由此推斷吸氫和脫氫過程發(fā)生的反應(yīng)分別為Mg+H2（?）MgH2和Mg2Ni+H2（?）Mg2NiH4。Ni含量增加顯著提高了合金儲(chǔ)氫動(dòng)力學(xué)性能,但降低了合金吸放氫速率。其中x= 15合金的放氫活化能值最低,... 

【文章來源】：山東大學(xué)山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：90 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－１金屬－氫相互作用簡化模型??這些氫化物材料儲(chǔ)氫性能優(yōu)異，從重量／體積儲(chǔ)氫密度、儲(chǔ)氫能耗、安全性??

氫氣會(huì)吸附在界面區(qū)域，界面上分子被分解成獨(dú)立的氫原子，這些氫??原子能夠吸收或溶解到金屬相中。氫原子在金屬相中隨機(jī)溶解為ａ相。另外，氫??原子與金屬原子排列成特定構(gòu)型，形成金屬氫化物Ｐ相（如圖１－１所示）１６］。??麵?＆?咖??＾?ＭｙＣＷＯＯＥＮＧＡＳ?＾??ｔ＃?＾?基?ｍ??Ｈ２Ｇ３Ｓ?丨??＃網(wǎng)＃＜一國??Ｃｘ＾ＴＲｉａ?ＥＤ?ＭＰＡＬ?ＣＲＹＳＴＡＬ??％?＃?ｉ?歹??Ｃｊ?ｍｅａｔ?ｉｎ??圖１－１金屬－氫相互作用簡化模型??這些氫化物材料儲(chǔ)氫性能優(yōu)異，從重量／體積儲(chǔ)氫密度、儲(chǔ)氫能耗、安全性??能、循環(huán)效應(yīng)、可操作性及其運(yùn)行成本等因素考慮，金屬氫化物儲(chǔ)氫是目前最好??的儲(chǔ)氫方法【７］，具有滿足氫儲(chǔ)存規(guī)定目標(biāo)的潛力。迄今為止，金屬氫化物儲(chǔ)氫材??料包含鎂（例如ＭｇＨ２），過渡金屬氫化物，以及含有鋰、鈉、鈣、硼或鋁的復(fù)??合金屬氫化物，例如ＮａＡｌＨ４和ＬａＮｉ５Ｈ６。這些材料具有良好的體積能量密度，??但質(zhì)量能量密度通常比碳?xì)浠衔锊睢Ｒ恍┮簯B(tài)氫化物在室溫和常壓下易于燃??料，而固態(tài)氫化物可形成顆粒狀形態(tài)，需要大約１２０?°Ｃ左右才能釋放氫％。ＭｇＨ２??的儲(chǔ)氫密度（ＭｇＨ２為６．５?Ｈ原子／ｃｍ３）高于壓縮氫氣（０．９９?Ｈ原子／ｃｍ３）或液氫（４．２?Ｈ??原子／Ｃｍ３ｆ］，因此ＭｇＨ２的儲(chǔ)氫容量高達(dá)７．６０ｗｔ．％ｔＭ。在適當(dāng)?shù)膲毫蜏囟认拢??氫可以很容易被金屬吸收

?２．３．１吸放氫性能測試設(shè)備??北京有色金屬研宄總院研制的半自動(dòng)ＭＨ－ＰＣＴ測試儀，其管道連接圖２－１??所示。所有閥門均為旋轉(zhuǎn)式閥門，可精確控制氫氣流大小。實(shí)驗(yàn)使用９９．９９９?％??高純氬氣。真空栗最大可將系統(tǒng)真空度降低至６４０＿２Ｐａ。低壓表可測最大壓力為??１．５?ＭＰａ，精度為０．０００１?ＭＰａ。高壓表可測最大壓力為１５?ＭＰａ，精度為０．００１?ＭＰａ。??壓力低于丨．５?ＭＰａ時(shí)為保證結(jié)果準(zhǔn)確性使用低壓表進(jìn)行測量；壓力高于１．５?ＭＰａ??時(shí)為防止低壓表傳感器損壞使用高壓表進(jìn)行測量。樣品溫度由溫控電爐調(diào)節(jié)，并??由熱電偶將溫度信息實(shí)時(shí)傳入計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，溫度精度為±０．１?°Ｃ。??氫氣閥??丁?低壓表??ｒ—ｆ＾＇＾水冷循環(huán)??ｃ?ｖＪ?１?、、…“??１?一－Ｈ?ｍｍ?＼?試＾?共?４‘．，Ｄ一??Ｉ?Ｉ鼠氣閥?總閥?１?｜?—Ｉ—ＩＩ樣品至??——ｉｆ＿＿系統(tǒng)本積?、”、??至外牟ｈ?！?Ｌ＿ｔ???（人ｄ?（Ｖ」丨—ｎ??１?１＿＿！計(jì)算機(jī)數(shù)縣??／?高壓表?］集及計(jì)算系統(tǒng)??真空泵?１?」??圖２－１半自動(dòng)ＭＨ－ＰＣＴ測試儀管道連接示意圖??２．３．２吸放氫性能測試操作??稱量０．５?ｇ合金粉末放入樣品室中，確保無漏氣時(shí)在常溫下對(duì)樣品室進(jìn)行體??積標(biāo)定。開啟真空泵，打開真空閥、總閥、低壓閥、試樣閥，將系統(tǒng)壓力降至ｌｘｌ（Ｔ４??ＭＰａ以下

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Structures and Electrochemical Performances of As-spun RE-Mg-Ni-Mn-based Alloys Applied to Ni-MH Battery[J]. 張羊換,SHANG Hongwei,LI Yaqin,YUAN Zeming,HU Feng,QI Yan,ZHAO Dongliang.  Journal of Wuhan University of Technology（Materials Science）. 2018(04)
[2]熱處理對(duì)A2B7型RE-Mg-Ni合金相結(jié)構(gòu)及性能的影響[J]. 簡良,蔣利軍,苑慧萍,趙旭山,武媛方,涂有龍.  中國稀土學(xué)報(bào). 2014(04)
[3]鎂含量對(duì)稀土-鎂-鎳系A(chǔ)2B7型儲(chǔ)氫合金電極自放電性能的影響[J]. 張書成,羅永春,曾書平,王可,康龍.  稀有金屬. 2013(04)
[4]TiF3對(duì)氫化燃燒合成Mg95Ni5放氫性能的影響[J]. 蔡浩,顧昊,朱云峰,李李泉.  稀有金屬材料與工程. 2010(01)
[5]稀土鎂基貯氫電極合金的結(jié)構(gòu)與電化學(xué)性能研究[J]. 劉永鋒,潘洪革,高明霞,朱云峰,葛紅衛(wèi),李壽權(quán),雷永泉.  金屬學(xué)報(bào). 2003(06)

博士論文
[1]RE5Mg41（RE=Pr、Nd、Sm）基復(fù)合材料的制備、微觀結(jié)構(gòu)及貯氫性能研究[D]. 袁澤明.鋼鐵研究總院 2017
[2]非晶/納米晶Mg-Y基貯氫材料的制備及吸放氫性能研究[D]. 楊泰.鋼鐵研究總院 2016
[3]La-Mg-Ni系A(chǔ)B2型貯氫合金的結(jié)構(gòu)、貯氫性能及容量衰退機(jī)理研究[D]. 翟亭亭.東北大學(xué) 2015

碩士論文
[1]鑄態(tài)及快淬態(tài)合金Mg25-xRExNi10（RE=Pr,Y;x=0,1,3,5,7）儲(chǔ)氫性能研究[D]. 許勝.內(nèi)蒙古科技大學(xué) 2015
[2]Mg23-xLaxNi10貯氫合金的微觀結(jié)構(gòu)及氣態(tài)吸放氫性能的研究[D]. 劉生龍.內(nèi)蒙古科技大學(xué) 2014
[3]鑄態(tài)及快淬態(tài)(Mg24Ni10)1-xSmx（x=0-0.2）合金氣態(tài)吸放氫動(dòng)力學(xué)性能研究[D]. 郭利召.內(nèi)蒙古科技大學(xué) 2012
[4]球磨合成La2Mg17-Ni-NbF5/ TiF3復(fù)合材料結(jié)構(gòu)及貯氫性能研究[D]. 劉卓承.內(nèi)蒙古科技大學(xué) 2011
[5]球磨MgxNi100-x（x=70、60、50）復(fù)合貯氫材料合金結(jié)構(gòu)及貯氫性能研究[D]. 王智鋒.內(nèi)蒙古科技大學(xué) 2010



本文編號(hào)：3572622