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储氢合金的研究现状(2)

时间:2022-05-29 16:53来源:毕业论文
更大,动力学性能更好,同时,低廉的制备成本和高的使用寿命也是其优点。 上个世纪 80 年代中期,研究人员将二元 Laves 相合金 A,B 两侧的元素做 些改
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更大,动力学性能更好,同时,低廉的制备成本和高的使用寿命也是其优点。 上个世纪 80 年代中期,研究人员将二元 Laves 相合金 A,B 两侧的元素做

些改变,用其他金属元素代替部分的 A,B 元素,使得性能发生各种各样的改变, 制备出了多元合金 Ti-Zr-Ni-M(M=Mn,V,Cr,Cu,Fe,Co,Ai,Mo,Zn,Mg, B 等中的某种或多种元素)[11]。经研究后发现,AB2 型 Laves 相合金有着相当高的 电化学性能它的最大放电容量高达 380--420mAh/g。此外,当合金电极在进行循 环充放电时在合金的表面会渐渐地一层氧化膜,这层膜包含了 ZrO2,Cr2O3,A12O3 等氧化物属于复合钝化膜,在不影响合金表面活化性能时能有效地提高抗腐蚀性 和防止进一步被氧化,显著增强了合金的循环性能[12]。

4 A2B 型储氢合金

镁系储氢合金是 A2B 型储氢合金的主要类型,被认为是最有发展前途的镍 氢化电池负极材料,世界各国对其有着很高的重视并大力推广[13]。我们将 Mg2Ni 作为代表,与稀土系、钛系、锆系这三种储氢合金进行对比后发现,Mg2Ni 有着 高储氢含量,轻的质量,丰富的资源和低成本等众多优点。

然而,过于稳定这一特点成了该合金难以解决的问题,例如,Mg2NiH4 氢化 物是由晶态 Mg2Ni 所生成,它难以在室温工作的电化学体系中得到应用,因为 只有当环境处在 200-300 摄氏度的前提下才能吸放氢,并且,它吸放氢动力学性 能也较差。另外,很难满足 MH/Ni 电池实用化的需要,因为 Mg 在碱液中易氧 化和腐蚀,并存在着放电容量衰减过快的问题。

5 AB3 型储氢合金

AB3 型合金结构分为两种,六面体结构的 PuNi3 型,空间群为 R-3m 和少量 的 CeNi 型结构,空间群为 P63/mmc[14]。这种型号的合金的晶胞体积在吸氢后会 不断变大,只有极少数二元或者伪二元 AB3 型合金在常温常压下有良好的贮氢 性能。而且,AB3 型合金的循环寿命较差, 研究发现,部分替代合金 A、B 两侧 元素可以有效的改善其循环寿命。

6 V 基固溶体型合金

钒基固溶体型合金的晶体结构为体心立方结构,它的代表合金有 V-Ti 和

V-Ti-Cr 等[15]。这种合金在吸收氢时会产生一种结构非常稳定的氢化物 VH,由 于这种稳定的特性使得它无法被有效地利用,同时还会产生另一种氢化物 VH2, 他与前者相反,在一定温度和压力下能够可逆地吸放氢,能够很好地储存氢,含 量高达 1。9wt%。理论上,钒基固溶体合金对氢的吸收量为 3。8wt%,放电容量高 达 1088mAh/g,同时它的吸放氢速度快且不易粉化,因此受到了普遍的关注[16]。 但是就目前而言,实验室制备的钒基固溶体合金各项性能的数值只有理论值的一 半,该储氢合金在碱液中缺乏电极活性,不具备可充放电的能力且其循环寿命较 短,而且金属 V 价格也相对昂贵,活化方面的问题没有改善,因此,V 基固溶体 型储氢合金没有被广泛的应用。

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