本文關(guān)鍵詞：La-Mg-Ni合金初始相結(jié)構(gòu)對(duì)其儲(chǔ)氫性能的影響及機(jī)制分析

  更多相關(guān)文章： La-Mg-Ni基儲(chǔ)氫合金 初始相結(jié)構(gòu) 微觀組織 銅模鑄造 超高壓

【摘要】：La-Mg-Ni基儲(chǔ)氫合金因其在較溫和條件下具有良好的可逆儲(chǔ)氫性能,成為最具發(fā)展?jié)摿Φ膬?chǔ)氫材料之一。然而,由于具有較高吸/放氫溫度和較差的吸/放動(dòng)力學(xué)性能等缺點(diǎn),限制了其實(shí)際應(yīng)用范圍。研究發(fā)現(xiàn),La-Mg-Ni儲(chǔ)氫合金在首次吸氫時(shí)初始相會(huì)發(fā)生分解,分解后的各相對(duì)合金吸/放氫性能起著決定性作用。本文根據(jù)La-Mg-Ni三元合金相圖,采用真空感應(yīng)熔煉技術(shù)、銅模鑄造技術(shù)(快冷)和超高壓處理技術(shù)制備了LaMg4Ni和高鎂La0.1Mg9.4Ni0.5合金。通過ICP、XRD、DSC、SEM-EDS以及吸/放氫性能測(cè)試等手段,對(duì)合金的相結(jié)構(gòu)和儲(chǔ)氫性能進(jìn)行了系統(tǒng)地研究,深入探討了La-Mg-Ni基多相合金初始相組成、豐度和分布(各相的尺寸、均勻性等)對(duì)儲(chǔ)氫性能的影響。對(duì)銅模鑄造LaMg4Ni合金的研究表明,常規(guī)鑄態(tài)LaMg4Ni合金的初始放氫溫度和峰值溫度均比銅模鑄造LaMg4Ni合金高。相比于鑄態(tài)合金,銅模鑄造合金顯示出更好的吸/放氫動(dòng)力學(xué)性能;這兩種合金的可逆儲(chǔ)氫容量和平臺(tái)壓是相近的,表明銅模鑄造幾乎沒有影響LaMg4Ni合金的熱力學(xué)性能;這兩種合金相似的熱力學(xué)性能應(yīng)該歸因于具有相同的儲(chǔ)氫相(Mg和Mg2Ni相);相比于鑄態(tài)合金,銅模鑄造合金較好的吸/放氫動(dòng)力學(xué)性能歸因于具有更均勻的相分布。對(duì)超高壓LaMg4Ni合金的研究表明,常規(guī)鑄態(tài)LaMg4Ni合金由La2Mg17、LaMg2Ni和Mg2Ni相組成,超高壓LaMg4Ni合金包含LaMg3、LaMg2Ni和Mg2Ni相。而且,超高壓合金具有比鑄態(tài)合金更為均勻的顯微組織。在973 K時(shí),超高壓合金比在823 K時(shí)的顯微組織更加細(xì)小;超高壓LaMg4Ni合金和鑄態(tài)合金可逆儲(chǔ)氫容量和平臺(tái)壓是相近的,說明該超高壓處理幾乎不影響LaMg4Ni合金的熱力學(xué)性質(zhì);超高壓處理的LaMg4Ni合金初始放氫溫度和放氫峰值溫度比鑄態(tài)合金低。此外,超高壓合金與鑄態(tài)合金相比具有更快的吸氫速率和放氫動(dòng)力學(xué)。吸/放氫動(dòng)力學(xué)性能的改善主要?dú)w因于La氫化物、Mg2NiH4和Mg2Ni的催化作用和La氫化物、Mg2NiH4和MgH2相均勻的相分布所產(chǎn)生的相界為氫的擴(kuò)散提供了更多通道。這些性能的改善與超高壓處理后,合金中均勻的相分布和細(xì)小的顯微組織密切相關(guān)。對(duì)超高壓La0.1Mg9.4Ni0.5合金的研究表明,常規(guī)鑄態(tài)La0.1Mg9.4Ni0.5合金的初始放氫溫度和放氫峰值溫度高于超高壓La0.1Mg9.4Ni0.5合金。此外,在加熱過程中,超高壓合金具有比鑄態(tài)合金更高的放氫速率;鑄態(tài)La0.1Mg9.4Ni0.5合金由Mg、Mg2Ni和La2Mg17相組成,而超高壓La0.1Mg9.4Ni0.5合金由Mg、Mg6Ni和La2Mg17相組成。超高壓處理使Mg2Ni相和Mg相轉(zhuǎn)變成Mg6Ni相,從而降低了Mg相的含量;吸/放氫動(dòng)力學(xué)的提高主要?dú)w因于Mg2NiH4較好的催化效果和更多的相界,Mg2NiH4相均勻分布產(chǎn)生的相界為氫的擴(kuò)散提供了更多通道,這些與超高壓處理后Mg6Ni相的形成相關(guān)。
【關(guān)鍵詞】：La-Mg-Ni基儲(chǔ)氫合金 初始相結(jié)構(gòu) 微觀組織 銅模鑄造 超高壓
【學(xué)位授予單位】：河南理工大學(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】：

• 致謝4-5
• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 1 緒論11-27
• 1.1 選題意義與研究目的11-12
• 1.2 氫能12-13
• 1.3 儲(chǔ)氫技術(shù)13-17
• 1.3.1 高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫14
• 1.3.2 低溫液態(tài)儲(chǔ)氫14-15
• 1.3.3 金屬氫化物儲(chǔ)氫15-16
• 1.3.4 物理吸附儲(chǔ)氫16-17
• 1.4 儲(chǔ)氫合金17-18
• 1.4.1 第一代儲(chǔ)氫合金17-18
• 1.4.2 第二代儲(chǔ)氫合金18
• 1.4.3 第三代儲(chǔ)氫合金18
• 1.5 鎂基儲(chǔ)氫材料18-24
• 1.5.1 MgH_2儲(chǔ)氫材料19-20
• 1.5.2 Mg-Ni系儲(chǔ)氫材料20-23
• 1.5.3 La-Mg-Ni系儲(chǔ)氫材料23-24
• 1.6 研究思路與研究?jī)?nèi)容24-27
• 2 實(shí)驗(yàn)方法27-35
• 2.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備和材料27-28
• 2.2 合金的制備28-30
• 2.3 微觀結(jié)構(gòu)分析30
• 2.3.1 成分分析30
• 2.3.2 形貌觀察30
• 2.3.3 相結(jié)構(gòu)分析30
• 2.4 儲(chǔ)氫性能測(cè)試30-35
• 2.4.1 PCT測(cè)試儀原理30-31
• 2.4.2 活化處理31-32
• 2.4.3 TPD 性能測(cè)試32
• 2.4.4 PCT 性能測(cè)試32
• 2.4.5 吸/放氫速率測(cè)試32
• 2.4.6 熱分析32-35
• 3 銅模鑄造對(duì)LaMg_4Ni合金初始相結(jié)構(gòu)和儲(chǔ)氫性能的影響35-45
• 3.1 動(dòng)力學(xué)性能35-38
• 3.2 熱力學(xué)性能38-39
• 3.3 微觀組織與相結(jié)構(gòu)39-42
• 3.4 本章小結(jié)42-45
• 4 超高壓處理對(duì)LaMg_4Ni合金初始相結(jié)構(gòu)和儲(chǔ)氫性能的影響45-55
• 4.1 動(dòng)力學(xué)性能46-49
• 4.2 熱力學(xué)性能49-50
• 4.3 微觀組織與相結(jié)構(gòu)50-53
• 4.4 本章小結(jié)53-55
• 5 超高壓處理對(duì)高鎂La_(0.1)Mg_(9.4)Ni_(0.5)合金初始相結(jié)構(gòu)和儲(chǔ)氫性能的影響55-63
• 5.1 動(dòng)力學(xué)性能55-58
• 5.2 熱力學(xué)性能58
• 5.3 微觀組織與相結(jié)構(gòu)58-61
• 5.4 本章小結(jié)61-63
• 結(jié)論63-65
• 參考文獻(xiàn)65-73
• 作者簡(jiǎn)歷73-75
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集75

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