鑄態(tài)及快淬態(tài)合金Mg25-xRExNi10(RE=Pr,Yx=0,1,3,5,7)儲(chǔ)氫性能研究.pdf

1、Mg2Ni合金在燃料電池應(yīng)用方面被認(rèn)為是最具有潛力的的材料之一，因?yàn)樗奈鼩淞勘容^大，可以達(dá)到3.6 wt％，但是 Mg2Ni合金的氫化物放氫溫度高，吸放氫動(dòng)力學(xué)性能較差等因素阻礙了 Mg2Ni合金的商業(yè)化應(yīng)用，所以本文采用稀土元素替代和快淬處理等方法來提高M(jìn)g2Ni合金的綜合儲(chǔ)氫性能。
　　本實(shí)驗(yàn)合金的成分為Mg25-xRExNi10（RE=Pr, Y;x=0,1,3,5,7），首先通過中頻真空冶煉技術(shù)得到鑄態(tài)合金；然后將部分鑄

2、態(tài)合金重新熔化并且通過快淬技術(shù)得到快淬態(tài)合金，選擇的快淬速度為15 m/s。通過XRD、SEM和TEM來分析合金的相組成，表面形貌以及微觀晶體結(jié)構(gòu)；用DSC來測(cè)試快淬態(tài)合金的熱穩(wěn)定性能和合金氫化物的放氫溫度，并且可以計(jì)算出合金在放氫過程中的活化能；用半自動(dòng)PCT測(cè)試儀來測(cè)試合金的吸氫曲線和PCT曲線。
　　鑄態(tài) Mg25Ni10合金由 Mg2Ni相和 Mg相組成，稀土的添加引起了第二相的產(chǎn)生，Mg-Pr-Ni合金主要由Mg2Ni相

3、、PrMg12相和PrNi5相組成，Pr的添加改善了合金的吸氫動(dòng)力學(xué)性能，但是吸氫容量不可避免的降低，并且隨著 Pr含量的增加，合金氫化物的放氫溫度也隨之逐漸降低；合金的放氫活化能先降低后增加，當(dāng) Pr含量x=5時(shí)，合金的放氫活化能最低64.24 kJ/mol。鑄態(tài)合金的PCT曲線包含兩個(gè)平臺(tái)，低壓平臺(tái)對(duì)應(yīng)的是氫化物 MgH2的生成，高壓平臺(tái)對(duì)應(yīng)的是氫化物 Mg2NiH4的生成，添加稀土Pr的Mg-Pr-Ni合金的焓變都小于Mg25Ni

4、10合金。
　　快淬態(tài)Mg-Pr-Ni合金出現(xiàn)了非晶相，說明稀土的添加有利于非晶相的產(chǎn)生，并且隨著 Pr含量的增加，合金所含的非晶相也逐漸增加，合金氫化物的放氫溫度也隨之降低，合金的放氫活化能先降低后增加，當(dāng)Pr含量x=3時(shí)，合金的放氫活化能最低87.48 kJ/mol?？齑銘B(tài)Mg-Pr-Ni合金在Pr含量x=1-5時(shí)，它的吸氫容量要大于鑄態(tài)合金，而且吸氫速率也明顯快于鑄態(tài)合金?？齑銘B(tài) Mg-Pr-Ni合金的PCT曲線的平臺(tái)壓要高

5、于鑄態(tài)合金的平臺(tái)壓。
　　Mg-Y-Ni鑄態(tài)合金主要由 Mg2Ni相和 YNi3相組成，增加稀土 Y含量，盡管降低了合金的吸氫總?cè)萘?，但是明顯改善了合金的吸氫動(dòng)力學(xué)性能；合金氫化物的放氫溫度降低后增加，當(dāng)Y含量x=3時(shí)，合金的放氫溫度最低209.07℃；合金的放氫活化能先降低后增加，當(dāng)Y含量x=3時(shí)，合金的放氫活化能最低66.74 kJ/mol，合金的PCT曲線包含兩個(gè)平臺(tái)，低壓平臺(tái)對(duì)應(yīng)的是氫化物 MgH2的生成，高壓平臺(tái)對(duì)應(yīng)的是