LaMgNi4储氢合金的制备及电化学储氢性能研究

摘要

RE-Mg-Ni系AB2型储氢合金是近些年来发现的高容量储氢电极合金,其理论电化学容量超过400mAh/g,高出目前市场上商用AB5型储氢合金容量近20％,因此具有重要而广阔的应用前景。AB2 Laves相合金结构是一种构成元素的原子半径比(A/B)接近1.225的密排结构。根据排列的不同,Laves相合金可分为 MgCu2型,MgZn2型及MgNi2型三种晶体结构。虽然电化学容量高,但是AB2型合金的循环稳定性差,因此如何提高电极循环稳定性是该类合金目前应用研究的关键问题。本文以LaMgNi4合金作为基础合金,系统考察了电解液组成对合金电化学性能的影响,Mg含量不同对合金相结构和电化学性能的影响,Co对Ni的不同替代量对合金相结构和电化学性能的而影响,试图提高LaMgNi4合金电极的循环稳定性和最大放电容量。
　　首先本文系统的研究了不同浓度的两种电解液(KOH和NaOH电解液)对 LaMgNi4合金电化学性能的影响,结果表明,随着电解液浓度的增加,LaMgNi4合金的最大放电容量增加,由270.5mAh/g(电解液为3mol/L的NaOH)增加到303.1mAh/g(电解液为6mol/L的KOH)。对于相同浓度的KOH和NaOH电解液而言,合金在KOH电解液中的最大放电容量要高于在NaOH中的最大放电容量。
　　对LaMgxNi4(x=0.8,0.9,1.0)合金的研究表明,随着Mg含量偏离化学计量比,合金相由单相的LaMgNi4结构变为LaMgNi4、LaNi5的双相结构。当x=1.0时,合金的最大放电容量最大,为297.9mAh/g。LaMg1.0Ni4合金在373K、4.3MPa的条件下吸氢量达到最大,为1.45wt%。吸氢过程导致LaMg1.0Ni4合金的相结构发生改变,随着温度的升高,合金的吸氢速率上升,而吸氢量则有所下降。
　　对LaMgNi4-xCox(x=0.0,0.3,0.5)合金的研究表明,随着Co含量的增加,合金的点阵常数和晶胞体积增加,晶体结构没有发生改变。最大放电容量随着Co含量的增加而明显增大,在x=0.5时,合金的放电容量达到最大值(Cmax=328.5mAh/g)。Co含量的增加,对合金的吸放氢可逆性和吸氢平台压都有明显的改善,但对合金循环稳定性方面的作用十分有限。

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第一章 绪论

1.1引言

1.2 镍氢电池的发展及应用

1.3 镍氢电池的工作原理

1.4储氢合金

1.5 RE-Mg-Ni系AB2型储氢合金的研究现状

1.6 本文的研究思路和主要内容

参考文献

第二章 实验设备、原理及实验方法

2.1 储氢合金的成分设计和制备

2.2 储氢合金的结构分析

2.3储氢合金的氢化性能测试

2.4储氢合金的电化学性能测试

参考文献

第三章 电解液组成及浓度对LaMgNi4合金电化学性能的影响

3.1 LaMgNi4合金的成分分析

3.2 LaMgNi4合金相结构

3.3 电解液对LaMgNi4合金电化学性能的影响

3.4 本章结论

参考文献

第四章 LaMgxNi4合金储氢性能及电化学性能

4.1 LaMgxNi4（x=0.8, 0.9, 1.0）合金组成成分分析

4.2 LaMgxNi4（x=0.8, 0.9, 1.0）合金相结构

4.3 LaMgxNi4（x=0.8, 0.9, 1.0）合金的电化学性能

4.4 LaMg1.0Ni4合金的P-C-T性能

4.5 LaMg1.0Ni4合金的吸氢动力学性能

4.6 本章结论

参考文献

第五章 LaMgNi4-xCox（x=0.0,0.3,0.5）合金电化学储氢性能

5.1 LaMgNi4-xCox（x=0.0,0.3,0.5）合金相结构

5.2 LaMgNi4-xCox（x=0.0,0.3,0.5）合金的电化学性能

5.3 LaMgNi4-xCox（x=0.0,0.3,0.5）合金的P-C-T性能

5.4 本章结论

参考文献

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2展望

致谢

攻读硕士期间发表的学术论文和申请专利