成型压力对Mg-Ni-La/Ce合金吸放氢动力学的影响

摘要

为提高镁基储氢合金的体积储氢密度和增加材料导热性能,需要对合金粉末进行压片处理。制备了不同成型压力下直径为10 mm的片状Mg_(87)Ni_(10)La_(3)和Mg_(87)Ni_(10)Ce_(3)合金,研究成型压力对合金体积储氢密度、膨胀特性和吸放氢反应动力学性能的影响。结果表明,在760~1900 MPa下,合金片的表观密度达到粉末的两倍左右;考虑吸放氢循环过程中的体积膨胀,第4次吸氢过程中两种合金的储氢体积密度仍然高于70 g·L^(-1),1520 MPa的成型压力下Mg_(87)Ni_(10)Ce_(3)合金片具有最大体积储氢密度为86.3 g·L^(-1)。两种合金在4次循环吸放氢后的轴向和径向膨胀为10%左右,体积膨胀约为35%,合金颗粒的粉化是造成膨胀的主要原因。与粉末状材料相比,合金片的首次活化比较困难,吸放氢动力学性能有部分下降;随着吸放氢循环次数的增加,压片成型对合金吸放氢动力学的影响减小,储氢容量下降约5%,颗粒粉化有效缓解了氢气扩散速率问题。Mg_(87)Ni_(10)Ce_(3)合金片在吸放氢动力学性能方面优于Mg_(87)Ni_(10)La_(3)合金,可能原因是相同制备工艺下含Ce合金的颗粒尺寸更小,且Ce的变价特性提高了其转移氢原子的能力。