鎂鎳系儲氫合金因其具有儲氫量大,資源豐富和價格低廉等優(yōu)勢,而受到了廣泛的重視。然而這類合金也存在著諸如吸放氫溫度較高、動力學(xué)性能較差等缺點,限制了其走向?qū)嶋H的應(yīng)用。為此,研究者采用了諸如改變化學(xué)成分、添加催化劑,或者改變制備手段等方法來改善合金的吸放氫性能。雖然這些措施對合金儲氫性能改善均起到了一定程度的作用,但改善的效果尚待提高,作用機制也未形成統(tǒng)一的認(rèn)識。本文將Mg₂₄Ni₁₀Cu₂合金作為基礎(chǔ)合金,研究了稀土添加、球磨制備和復(fù)合鎳等方法對鎂鎳系合金的組織結(jié)構(gòu)以及電化學(xué)和氣固儲氫性能的影響,定量研究了合金放氫活化能和吸放氫熱力學(xué)隨上述改性工藝調(diào)整的演變,并深入探索了合金吸放氫機制的變化機理。研究了Y、Sm和Nd三種不同稀土元素的添加對合金組織結(jié)構(gòu)與儲氫性能的影響。發(fā)現(xiàn)三種稀土添加均能顯著細(xì)化鑄態(tài)合金的樹枝晶組織,并使合金相組成變?yōu)橛蒑g₂Ni相、Mg相以及稀土添加后的形成的REMgNi₄(RE=Y,Sm,Nd)相三相構(gòu)成。Y添加能夠促進(jìn)Cu在Mg₂Ni...

【文章頁數(shù)】：178 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
引言
1 文獻(xiàn)綜述
    1.1 氫能概述
    1.2 氫的存儲
        1.2.1 氣態(tài)儲氫
        1.2.2 液態(tài)儲氫
        1.2.3 固態(tài)材料儲氫
    1.3 儲氫合金的儲氫原理
        1.3.1 氣固吸氫的基本原理
        1.3.2 儲氫合金的電化學(xué)儲氫原理
        1.3.3 氣固相吸放氫性能同電化學(xué)性能的關(guān)系
    1.4 儲氫合金的分類
        1.4.1 AB₅ 型稀土系儲氫合金
        1.4.2 AB₂ 型儲氫合金
        1.4.3 AB₃和A₂B₇ 型稀土鎂鎳系儲氫合金
        1.4.4 AB型儲氫合金
        1.4.5 V基固溶體儲氫合金
        1.4.6 Mg及 Mg₂Ni儲氫合金
    1.5 鎂基儲氫材料的研究現(xiàn)狀
        1.5.1 鎂基儲氫材料的發(fā)展
        1.5.2 Mg₂Ni系儲氫合金的發(fā)展
    1.6 課題的立論依據(jù)與主要研究內(nèi)容
        1.6.1 課題研究的依據(jù)
        1.6.2 課題研究的主要內(nèi)容
2 實驗材料與方法
    2.1 實驗材料的準(zhǔn)備
    2.2 樣品的制備
        2.2.1 鑄態(tài)樣品的制備
        2.2.2 儲氫合金粉末的準(zhǔn)備
        2.2.3 球磨合金粉的制備
    2.3 合金的微觀組織結(jié)構(gòu)及物理性能測試
        2.3.1 合金成分測試
        2.3.2 X射線衍射分析
        2.3.3 顯微組織觀察及能譜分析
        2.3.4 透射電子顯微鏡分析
        2.3.5 顯微硬度分析
    2.4 合金的性能測試
        2.4.1 合金電化學(xué)性能測試
        2.4.2 氣固儲氫性能測試
        2.4.3 差示掃描量熱分析(DSC)
3 不同種類稀土添加對鎂鎳系合金微觀結(jié)構(gòu)及儲氫性能的影響
    3.1 實驗合金的成分設(shè)計與檢測
    3.2 不同種類稀土添加對Mg₂₄Ni₁₀Cu₂ 合金相組成及微觀結(jié)構(gòu)的影響
        3.2.1 Mg₂₄Ni₁₀Cu₂ 合金相組成及微觀結(jié)構(gòu)
        3.2.2 不同種類稀土添加對Mg₂₄Ni₁₀Cu₂ 合金相組成及微觀結(jié)構(gòu)的影響
    3.3 不同種類稀土添加對Mg₂₄Ni₁₀Cu₂ 合金電化學(xué)性能的影響
    3.4 不同種類稀土添加對Mg₂₄Ni₁₀Cu₂ 合金氣固儲氫性能的影響
        3.4.1 不同種類稀土添加后Mg₂₄Ni₁₀Cu₂ 合金氣固儲氫的活化性能
        3.4.2 不同種類稀土添加對Mg₂₄Ni₁₀Cu₂ 合金氣固儲氫吸放氫機理的影響..
        3.4.3 不同種類稀土添加對Mg₂₄Ni₁₀Cu₂ 合金氣固儲氫放氫動力學(xué)性能的影響
        3.4.4 不同種類稀土添加對Mg₂₄Ni₁₀Cu₂ 合金氫化物熱穩(wěn)定性的影響
        3.4.5 不同種類稀土添加對Mg₂₄Ni₁₀Cu₂ 合金氣固吸氫熱力學(xué)性能的影響..
    3.5 不同種類稀土添加對Mg₂₄Ni₁₀Cu₂ 合金儲氫性能影響的分析
        3.5.1 Mg₂₄Ni₁₀Cu₂ 合金儲氫性能分析
        3.5.2 不同種類稀土添加對Mg₂₄Ni₁₀Cu₂ 合金儲氫性能影響的分析
    3.6 本章小結(jié)
4 Y添加量對鎂鎳系合金的微觀結(jié)構(gòu)及儲氫性能的影響
    4.1 加Y實驗合金的成分設(shè)計與制備
    4.2 Y添加量對Mg₂₄Ni₁₀Cu₂ 合金相組成及微觀結(jié)構(gòu)的影響
        4.2.1 Y-Mg-Ni三元相圖分析
        4.2.2 Y添加量對Mg₂₄Ni₁₀Cu₂ 合金相組成的影響
        4.2.3 Y添加量對Mg₂₄Ni₁₀Cu₂ 合金組織與顯微結(jié)構(gòu)的影響
    4.3 Y添加量對Mg₂₄Ni₁₀Cu₂ 合金電化學(xué)性能的影響
    4.4 Y添加量對Mg₂₄Ni₁₀Cu₂ 合金氣固儲氫性能的影響
        4.4.1 Y添加量對Mg₂₄Ni₁₀Cu₂ 合金氣固儲氫活化性能的影響
        4.4.2 Y添加量對Mg₂₄Ni₁₀Cu₂ 合金吸放氫機理的影響
        4.4.3 Mg22Y2Ni10Cu2 合金吸放氫過程分析
        4.4.4 Y添加量對Mg₂₄Ni₁₀Cu₂ 合金氣固儲氫放氫動力學(xué)性能的影響
        4.4.5 Y添加量對Mg₂₄Ni₁₀Cu₂ 合金氫化物熱穩(wěn)定性的影響
        4.4.6 Y添加量對Mg₂₄Ni₁₀Cu₂ 合金氫化物熱力學(xué)性能的影響
    4.5 Y添加量對Mg₂₄Ni₁₀Cu₂ 合金氣固儲氫性能影響的分析
        4.5.1 Y添加量對Mg₂₄Ni₁₀Cu₂ 合金吸放氫過程中相變的影響
        4.5.2 Y添加量對Mg₂₄Ni₁₀Cu₂ 合金吸放氫過程中顯微組織及微觀結(jié)構(gòu)的影響
    4.6 Y添加量對Mg2NiH4 放氫性能影響的第一性原理分析
    4.7 本章小結(jié)
5 球磨時間對Mg₂₃YNi₁₀Cu₂ 合金的微觀結(jié)構(gòu)及儲氫性能的影響
    5.1 球磨時間對Mg₂₃YNi₁₀Cu₂ 合金微觀結(jié)構(gòu)及顯微組織的影響
    5.2 球磨時間對Mg₂₃YNi₁₀Cu₂ 合金電化學(xué)性能的影響
        5.2.1 球磨時間對Mg₂₃YNi₁₀Cu₂ 合金電化學(xué)放電性能的影響
        5.2.2 球磨時間對Mg₂₃YNi₁₀Cu₂ 合金電化學(xué)動力學(xué)性能的影響
        5.2.3 球磨對Mg₂₃YNi₁₀Cu₂ 合金電化學(xué)性能影響的機制
    5.3 球磨時間對Mg₂₃YNi₁₀Cu₂ 合金氣固儲氫性能的影響
        5.3.1 球磨時間對Mg₂₃YNi₁₀Cu₂ 合金氣固儲氫活化性能的影響
        5.3.2 球磨對Mg₂₃YNi₁₀Cu₂ 合金氣固儲氫吸放氫動力學(xué)性能的影響
        5.3.3 球磨對Mg₂₃YNi₁₀Cu₂ 合金氣固儲氫吸放氫熱力學(xué)性能的影響
    5.4 球磨時間對Mg₂₃YNi₁₀Cu₂ 合金氣固儲氫性能影響的分析
        5.4.1 球磨時間對Mg₂₃YNi₁₀Cu₂ 合金吸放氫過程中相變的影響
        5.4.2 球磨時間對Mg₂₃YNi₁₀Cu₂ 合金吸放氫過程中顯微組織及微觀結(jié)構(gòu)的影響
    5.5 本章小結(jié)
6 復(fù)合鎳對球磨態(tài)合金的微觀結(jié)構(gòu)及儲氫性能的影響
    6.1 復(fù)合鎳對球磨態(tài)Mg₂₃YNi₁₀Cu₂ 合金微觀結(jié)構(gòu)及顯微組織的影響
        6.1.1 復(fù)合鎳對球磨態(tài)Mg₂₃YNi₁₀Cu₂ 合金相組成的影響
        6.1.2 復(fù)合Ni對球磨態(tài)Mg₂₃YNi₁₀Cu₂ 合金顯微結(jié)構(gòu)的影響
    6.2 復(fù)合鎳對Mg₂₃YNi₁₀Cu₂ 合金電化學(xué)性能的影響
        6.2.1 復(fù)合鎳對Mg₂₃YNi₁₀Cu₂ 合金電化學(xué)性能的影響
        6.2.2 復(fù)合Ni對 Mg₂₃YNi₁₀Cu₂ 合金電化學(xué)動力學(xué)性能的影響
        6.2.3 復(fù)合鎳對電化學(xué)性能測試后合金的組織分析
    6.3 復(fù)合Ni對 Mg₂₃YNi₁₀Cu₂ 合金氣固儲氫性能的影響
        6.3.1 復(fù)合鎳對Mg₂₃YNi₁₀Cu₂ 合金氣固儲氫活化性能的影響
        6.3.2 復(fù)合鎳后球磨態(tài)合金氣固儲氫吸放氫機制分析
        6.3.3 復(fù)合鎳對球磨態(tài)合金氣固儲氫放氫動力學(xué)性能影響
        6.3.4 復(fù)合Ni對球磨態(tài)合金氣固儲氫放氫熱力學(xué)性能影響
    6.4 復(fù)合Ni后球磨態(tài)態(tài)合金的放氫過程中相及組織結(jié)構(gòu)變化
        6.4.1 復(fù)合Ni合金吸放氫過程中的相變
        6.4.2 復(fù)合Ni球磨態(tài)合金在吸放氫過程中的顯微組織變化
        6.4.3 復(fù)合Ni球磨態(tài)合金在吸放氫過程中的顯微結(jié)構(gòu)
    6.5 本章小結(jié)
結(jié)論
創(chuàng)新點
參考文獻(xiàn)
在學(xué)研究成果
致謝



本文編號：3785994