本文關(guān)鍵詞：石墨烯及鎳、鈷負(fù)載對La-Mg-Ni基儲(chǔ)氫合金電化學(xué)性能影響的研究

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【摘要】：由于較高的儲(chǔ)氫容量和很好的吸氫/脫氫作用,La-Mg-Ni基儲(chǔ)氫合金作為鎳氫電池最具潛力的負(fù)極材料之一,相對于傳統(tǒng)的AB5型儲(chǔ)氫合金具有更高的研究熱度。石墨烯是一種新型碳材料,具有優(yōu)異的導(dǎo)電性,高比表面積,可以負(fù)載過渡金屬元素形成納米復(fù)合材料,提高鎳氫電池的高倍率放電性能。本文主要從三個(gè)部分來研究石墨烯及石墨烯負(fù)載對La_(0.7)Mg_(0.3)(Ni_(0.85)Co_(0.15))_3.5合金儲(chǔ)氫及電化學(xué)性能的影響。為了提高La_(0.7)Mg_(0.3)(Ni_(0.85)Co_(0.15))_3.5合金的綜合儲(chǔ)氫性能,系統(tǒng)地研究了石墨烯添加以及表面處理對合金儲(chǔ)氫及電化學(xué)性能的影響。添加石墨烯并經(jīng)過表面處理后,La_(0.7)Mg_(0.3)(Ni_(0.85)Co_(0.15))_3.5合金電極的高倍率放電性能(HRD)顯著提高,合金電極的極限電流密度IL,交換電流密度I0,氫原子的擴(kuò)散系數(shù)D和陽極峰電流Ip也都有所提高。在這些樣品電極中,添加質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%石墨烯的電極表現(xiàn)出了最好的電化學(xué)儲(chǔ)氫及動(dòng)力學(xué)性能。在堿性電解液中,由于金屬鎳對水和氫的電化學(xué)氧化還原反應(yīng)具有很強(qiáng)的催化作用,通過在石墨烯片上負(fù)載鎳金屬顆粒,并用乙二醇做溶劑,氫氣做還原劑,成功合成了石墨烯/鎳納米復(fù)合物。通過X射線衍射分析,掃描電子顯微鏡,能譜分析和傳統(tǒng)的電化學(xué)測試,系統(tǒng)研究了添加石墨烯及石墨烯/鎳納米復(fù)合物對La-Mg-Ni基合金儲(chǔ)氫及電化學(xué)性能的影響。結(jié)果表明,隨著石墨烯及石墨烯/鎳納米復(fù)合物加入,復(fù)合物電極的放電容量,循環(huán)壽命,放電特性和電化學(xué)動(dòng)力學(xué)都提高了。其中,加入2%石墨烯/鎳納米復(fù)合物后,電極的電化學(xué)動(dòng)力學(xué)提升最明顯。鈷元素是改善儲(chǔ)氫合金電極循環(huán)壽命最為有效的元素,石墨烯可以顯著提高鎳氫電池高倍率放電性能。為了提高La_(0.7)Mg_(0.3)(Ni_(0.85)Co_(0.15))_3.5合金電極的電化學(xué)綜合性能,我們用乙二醇做溶劑,氫氣做還原劑,成功合成了石墨烯/鈷納米復(fù)合物,并通過l0min球磨處理,成功制備添加不同含量石墨烯/鈷納米復(fù)合物的復(fù)合物電極。通過吸放氫測試和一系列的電化學(xué)測試,我們發(fā)現(xiàn)隨著石墨烯/鉆納米復(fù)合物的添加,La_(0.7)Mg_(0.3)(Ni_(0.85)Co_(0.15))_3.5合金的最大吸放氫容量先增加后減少;最大放電容量Cmax,高倍率放電性能HRD,交換電流密度I0,極限電流密度IL,以及陽極峰電流Ip,除氫原子的擴(kuò)散系數(shù)D都顯著提高。
【關(guān)鍵詞】：La-Mg-Ni基儲(chǔ)氫合金 石墨烯 石墨烯納米復(fù)合物 電化學(xué)性能 鎳氫電池
【學(xué)位授予單位】：廣西大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TG139.7
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 緒論11-15
• 1.1 引言11
• 1.2 鎳氫電池負(fù)極材料的研究11-13
• 1.3 實(shí)驗(yàn)方向和內(nèi)容13-15
• 第二章 實(shí)驗(yàn)方法15-19
• 2.1 儲(chǔ)氫合金的制備15
• 2.2 儲(chǔ)氫合金的相結(jié)構(gòu)、表面形貌和元素組成分析15
• 2.3 儲(chǔ)氫合金的吸放氫性能測試15-16
• 2.4 電化學(xué)測試16-19
• 2.4.1 制備儲(chǔ)氫合金電極16
• 2.4.2 儲(chǔ)氫合金電極的充放電測試16-17
• 2.4.3 儲(chǔ)氫合金電極的電動(dòng)力學(xué)性能測試17-19
• 第三章 石墨烯添加對La_(0.7)Mg_(0.3)(Ni_(0.85)Co_(0.15))_(3.5)合金儲(chǔ)氫及電化學(xué)性能的影響19-31
• 3.1 實(shí)驗(yàn)材料和準(zhǔn)備19
• 3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及討論19-30
• 3.2.1 微觀結(jié)構(gòu)分析19-22
• 3.2.2 儲(chǔ)氫性能研究22-23
• 3.2.3 電化學(xué)性能研究23-30
• 3.3 結(jié)論30-31
• 第四章 石墨烯/鎳納米復(fù)合物對La_(0.7)Mg_(0.3)(Ni_(0.85)Co_(0.15))_(3.5)合金儲(chǔ)氫及電化學(xué)性能的影響31-45
• 4.1 材料和準(zhǔn)備31-32
• 4.2 結(jié)果及討論32-44
• 4.2.1 復(fù)合物的微觀結(jié)構(gòu)分析32-35
• 4.2.2 吸放氫性能測試35-36
• 4.2.3 電化學(xué)性能測試36-44
• 4.3 結(jié)論44-45
• 第五章 石墨烯/鈷納米復(fù)合物對La_(0.7)Mg_(0.3)(Ni_(0.85)Co_(0.15))_(3.5)合金儲(chǔ)氫及電化學(xué)性能的影響45-57
• 5.1 實(shí)驗(yàn)材料的準(zhǔn)備45-46
• 5.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及討論46-56
• 5.2.1 微觀結(jié)構(gòu)分析46-48
• 5.2.2 儲(chǔ)氫性能研究48-49
• 5.2.3 電化學(xué)性能研究49-56
• 5.3 結(jié)論56-57
• 第六章 總結(jié)與展望57-60
• 6.1 石墨烯添加對La_(0.7)Mg_(0.3)(Ni_(0.85)Co_(0.15))_(3.5)合金儲(chǔ)氫及電化學(xué)性能的影響57
• 6.2 石墨烯/鎳納米復(fù)合物對La_(0.7)Mg_(0.3)(Ni_(0.85)Co_(0.15))_(3.5)合金儲(chǔ)氫及電化學(xué)性能的影響57-58
• 6.3 石墨烯/鈷納米復(fù)合物對La_(0.7)Mg_(0.3)(Ni_(0.85)Co_(0.15))_(3.5)合金儲(chǔ)氫及電化學(xué)性能的影響58-59
• 6.4 新型鎳氫電池負(fù)極材料的研究展望59-60
• 參考文獻(xiàn)60-69
• 致謝69-70
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表論文70

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