新型富鎂基合金的制備及其儲氫性能研究.pdf

1、本文重點研究富鎂Mg-Ni-La以及Mg-Ni-La/Y-Co體系儲氫合金的制備工藝及儲氫性能,首先從 Mg60Ni30La10合金的兩種制備工藝角度探討不同制備工藝對Mg60Ni30La10合金相結(jié)構(gòu)與儲氫性能的影響,其次從Co元素添加的角度研究了Co元素含量的變化對Mg60Ni30La10-xCox(x=0,2,4)以及Mg60Ni30Y10-xCox(x=2,4)合金的相結(jié)構(gòu)和儲氫性能的影響,最后通過兩步工藝法制備超高鎂含量Mg9

2、0(ReNi3)10(Re=La, Pr, Nd)合金系統(tǒng)地研究了La,Pr和Nd元素對Mg90(ReNi3)10合金的相結(jié)構(gòu)和儲氫性能的影響。
　　對Mg60Ni30La10合金而言,XRD衍射譜及SEM圖顯示,在573 K和2 MPa氫壓下氫化后兩種工藝制備的合金都生成了MgH2、Mg2NiH4結(jié)構(gòu)的氫化物。除此之外采用快淬甩帶法制備的樣品氫化之后獲得了La4H12.19相,而采用電弧熔煉+機(jī)械合金化法制備的樣品氫化之后獲得了

3、La8H18.40相。通過吸放氫動力學(xué)研究發(fā)現(xiàn),采用快淬甩帶法制備的樣品則有較大的吸放氫容量,而電弧熔煉+機(jī)械合金化法具有較大的吸放氫速度。通過采用Kissinger方程得到的放氫激活能分別為:99.94±5.15 kJ/mol(快淬甩帶法)<101.68±8.97 kJ/mol(電弧熔煉+機(jī)械合金化法)。
　　對Mg60Ni30La10-xCox(x=0,2,4)合金而言,XRD衍射譜及SEM圖顯示,在573 K和2 MPa氫壓

4、下氫化后,x=0時,合金獲得了MgH2、Mg2NiH4和 La4H12.19相;x=2時,合金獲得了MgH2、Mg2NiH4、La4H12.19和 Mg2Ni0.9Co0.1H4相;x=4時,合金獲得了MgH2、Mg2NiH4、La4H12.19和 Mg2CoH5相。通過動力學(xué)研究發(fā)現(xiàn),在溫度為523 K、553 K、573 K條件下,放氫動力學(xué)曲線同Avrami-Erofeev方程吻合程度非常高,并且隨著Co元素的含量升高,Mg-Ni

5、-La體系合金的最大吸放氫容量會提高,吸放氫動力學(xué)會加快。通過使用Kissinger方程擬合計算獲得Mg60Ni30La10-xCox合金氫化物的放氫激活能分別為98.31±2.82 kJ/mol(x=0)>96.33±5.61 kJ/mol(x=2)>78.99±2.98 kJ/mol(x=4)。
　　對Mg60Ni30Y10-xCox(x=2,4)合金而言,XRD衍射譜及SEM圖顯示,在573 K和2 MPa氫壓下氫化后,x=

6、2和4時,合金獲得了YH3、Co5Y和 Mg2Ni0.9Co0.1H4相。通過動力學(xué)研究發(fā)現(xiàn),Co元素對Mg-Ni-Y體系合金最大吸放氫量無有益的影響,采用Kissinger方程擬合計算獲得Mg60Ni30Y10-xCox合金氫化物的放氫激活能分別為80.65±5.49 kJ/mol(x=4)>76.66±9.56 kJ/mol(x=2)。最后通過TPD研究發(fā)現(xiàn),x=2時合金有一個較低的起始放氫溫度,為164.64℃,而x=4合金有著一

7、個較高的起始放氫溫度,為167.19℃。
　　對于Mg90(ReNi3)10(Re=La, Pr, Nd)合金而言,XRD衍射譜及SEM圖顯示,采用兩步工藝法制備的Mg90(LaNi3)10合金會形成LaNi5、LaNi7相以及未反應(yīng)的Mg相和Ni相;Mg90(PrNi3)10合金會形成 PrMg2Ni9相以及未反應(yīng)的 Mg相和 Ni相;Mg90(NdNi3)10合金會形成 Nd2Ni7相以及未反應(yīng)的 Mg相和 Ni相。而氫化后M