本文關(guān)鍵詞：改性聚吡咯表面修飾對(duì)La-Mg-Ni基貯氫合金電化學(xué)性能的影響

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【摘要】：La Mg Ni基AB3型貯氫合金作為金屬氫化物-鎳(MH-Ni)電池負(fù)極材料,因其具有較高的貯氫容量而受到廣泛關(guān)注。但是,此類合金的高倍率放電性能(HRD)、循環(huán)穩(wěn)定性和其他電化學(xué)性能不理想,限制了其工業(yè)應(yīng)用。本文通過改性聚吡咯表面修飾的方法對(duì)合金進(jìn)行表面處理,以提高合金的高倍率放電性能等電化學(xué)性能。經(jīng)硫酸鈉摻雜的聚吡咯表面修飾后的La0.80Mg0.20Ni2.70Mn0.10Co0.55Al0.10貯氫合金表面沉積了一層相對(duì)均勻的棉纖維狀物質(zhì)。摻雜聚吡咯化學(xué)修飾工藝相對(duì)較佳條件為:溫度T=318 K,摻雜劑硫酸鈉質(zhì)量m=0.75 g,鍍覆時(shí)間t=8 min。在此工藝條件下,生成的納米聚吡咯具有良好導(dǎo)電性、電化學(xué)氧化還原可逆性和電催化活性,能夠與貯氫合金電極之間發(fā)生電子交叉反應(yīng),從而,合金電極的電化學(xué)動(dòng)力學(xué)性能得到顯著改善。處理后合金電極在1800 m A/g電流密度下的高倍率放電性能(25.1%)比未處理合金(12.5%)提高兩倍多,同時(shí),放電電壓也顯著提高。處理后合金電極的電荷轉(zhuǎn)移電阻顯著下降,極限電流密度和氫擴(kuò)散系數(shù)提高。摻雜態(tài)的聚吡咯擁有良好電化學(xué)可逆性等優(yōu)點(diǎn),但其導(dǎo)電性仍有待提高,因此,具有優(yōu)良電催化活性和導(dǎo)電性的鎳,用于和聚吡咯形成復(fù)合物,以提高聚吡咯導(dǎo)電性。同時(shí),硫酸鎳中的硫酸根又可起到摻雜聚吡咯的作用。經(jīng)鎳/聚吡咯復(fù)合處理后,貯氫合金顆粒表面生成了一層較為均勻的具有層片狀和棉纖維狀雙重特性的物質(zhì)。相對(duì)較佳工藝條件為:溫度T=318 K,硫酸鎳鍍液濃度為1.8 g/L,鍍覆時(shí)間t=8 min。在此工藝條件下,與未處理合金相比,處理后合金電極的動(dòng)力學(xué)性能顯著提高。在1800 m A/g電流密度下的高倍率放電性能提高了10.2%。荷電保持率提高了5.0%。處理后合金電極的電荷轉(zhuǎn)移電阻顯著下降,極限電流密度和交換電流密度提高。
【關(guān)鍵詞】：貯氫合金 聚吡咯 復(fù)合 表面處理 電化學(xué)性能
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG139.7
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 緒論11-20
• 1.1 選題背景與研究意義11-12
• 1.2 MH-Ni電池12-14
• 1.2.1 MH-Ni電池概況12-13
• 1.2.2 工作原理13-14
• 1.3 貯氫合金的研究現(xiàn)狀14-15
• 1.4 貯氫合金表面改性處理的研究15-18
• 1.4.1 貯氫合金的堿處理15-16
• 1.4.2 貯氫合金的酸處理16
• 1.4.3 貯氫合金的氟化處理16-17
• 1.4.4 貯氫合金的表面包覆金屬膜處理17-18
• 1.4.5 電極表面的高分子修飾18
• 1.5 聚吡咯的研究進(jìn)展18
• 1.6 研究內(nèi)容18-20
• 第2章 實(shí)驗(yàn)部分20-27
• 2.1 實(shí)驗(yàn)藥品20
• 2.2 實(shí)驗(yàn)儀器和原材料20-21
• 2.3 貯氫合金的摻雜態(tài)聚吡咯修飾21
• 2.4 貯氫合金的Ni/PPy復(fù)合表面處理21-22
• 2.5 合金電極電化學(xué)性能測(cè)試22-23
• 2.5.1 電化學(xué)性能測(cè)試裝置22
• 2.5.2 電化學(xué)方法測(cè)試性能22-23
• 2.6 合金電極動(dòng)力學(xué)測(cè)試23-25
• 2.6.1 動(dòng)力學(xué)性能測(cè)試裝置23-24
• 2.6.2 動(dòng)力學(xué)性能測(cè)試方法24-25
• 2.7 儀器分析25-27
• 2.7.1 場發(fā)射電子顯微鏡FE-SEM/EDS25
• 2.7.2 透射電子顯微鏡(TEM)25-26
• 2.7.3 紅外光譜(FT-IR)表征26-27
• 第3章 摻雜態(tài)聚吡咯對(duì)La-Mg-Ni基貯氫合金 電化學(xué)性能的影響27-40
• 3.1 引言27
• 3.2 表面聚吡咯修飾處理原理及工藝27
• 3.2.1 表面聚吡咯修飾原理27
• 3.2.2 表面聚吡咯修飾工藝27
• 3.3 微觀形貌與結(jié)構(gòu)27-30
• 3.4 摻雜劑濃度對(duì)合金充放電性能影響30-33
• 3.4.1 最大放電容量和循環(huán)壽命30-31
• 3.4.2 高倍率放電性能31-33
• 3.4.3 放電曲線33
• 3.5 不同摻雜劑用量的聚吡咯化學(xué)修飾對(duì)合金電極動(dòng)力學(xué)性能影響33-38
• 3.5.1 線性極化性能33-34
• 3.5.2 交流阻抗測(cè)試圖譜34-36
• 3.5.3 陽極極化測(cè)試曲線36-37
• 3.5.4 恒電位階躍測(cè)試曲線37-38
• 3.6 本章小結(jié)38-40
• 第4章 鎳/聚吡咯復(fù)合表面處理對(duì)La-Mg-Ni基貯氫合金電化學(xué)性能的影響40-54
• 4.1 引言40-41
• 4.2 Ni/PPy復(fù)合膜層形成原理及工藝41-43
• 4.2.1 復(fù)合膜層形成原理41
• 4.2.2 鎳/聚吡咯復(fù)合表面修飾工藝41-43
• 4.3 微觀形貌與結(jié)構(gòu)43-44
• 4.4 貯氫合金電極經(jīng)鎳/聚吡咯復(fù)合表面處理前后的充放電性能44-50
• 4.4.1 鎳/聚吡咯復(fù)合處理時(shí)間的影響44-47
• 4.4.2 硫酸鎳濃度的影響47-50
• 4.5 合金電極經(jīng)鎳/聚吡咯復(fù)合表面處理前后的動(dòng)力學(xué)性能50-53
• 4.5.1 線性極化性能50-51
• 4.5.2 陽極極化測(cè)試曲線51
• 4.5.3 交流阻抗測(cè)試圖譜51-53
• 4.6 本章小結(jié)53-54
• 結(jié)論54-55
• 參考文獻(xiàn)55-60
• 攻讀碩士學(xué)位期間承擔(dān)的科研任務(wù)與主要成果60-61
• 致謝61-62
• 作者簡介62

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 張大為,袁華堂,汪根時(shí),張?jiān)适?關(guān)于貯氫合金表面包銅工藝的幾個(gè)問題[J];電源技術(shù);1998年03期

2 程菊,徐德明;鎳氫電池用儲(chǔ)氫合金現(xiàn)狀與發(fā)展[J];金屬功能材料;2000年05期

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本文編號(hào)：1107411