快淬態(tài)及球磨態(tài)REMg11Ni(RE=Sm,Y)合金的儲氫性能研究.pdf

1、鎂基合金因其具有成本低、比重輕、氣態(tài)儲氫容量高等特性而被看作是一種潛在的用于 Ni-MH電池負極材料和氫燃料電池汽車的儲氫材料。但是作為儲氫材料，它較高的放氫溫度和較差的吸放氫動力學給其實際應用造成了嚴重地阻礙。鑒于此，機械合金化、真空快淬技術、元素取代改性和添加催化劑等措施被用于攻克以上難題。
　　本文采用采用單輥快淬技術制備快淬態(tài)合金，然后通過機械合金化法得到球磨態(tài)REMg11Ni+5 wt.%X(RE=Sm, Y;X=0,

2、CeO2, MoS2)系列儲氫合金。并采用X-射線衍射（XRD），高分辨電子顯微鏡（HRTEM），PCT測試儀等分析測試手段，詳細地研究了合金相組成及微觀結構、吸放氫動力學性能、PCT曲線和熱力學性能。
　　SmMg11Ni合金包含兩相，即主相 SmMg12和第二相 Mg2Ni。機械球磨后，合金結構為非晶/納米晶結構；所有合金的 PCT曲線均包含兩個吸放氫平臺，且吸放氫平臺之間存在較小的滯后現象，低壓大平臺代表Mg/MgH2相的吸

3、放氫過程，而高壓小平臺代表 Mg2Ni/Mg2NiH4相的吸放氫過程。對于同一種合金而言，當溫度升高時，其吸放氫平臺壓亦隨之升高，這是因為溫度越高，合金氫化物的穩(wěn)定性越低，故其平衡壓力就相對越高。球磨后合金吸放氫反應的熱力學參數熵變和焓變略微高于快淬態(tài)合金；合金在不同溫度下均表現出較好的吸氫動力學性能，相比于快淬態(tài)合金，球磨后合金的吸氫速率變小，添加催化劑 CeO2和 MoS2球磨后其吸氫速率進一步減小?？齑銘B(tài)和球磨態(tài)合金在高溫下的吸氫

4、動力學較好，而球磨態(tài) SmMg11Ni+5 wt.%X(X=CeO2, MoS2)合金的吸氫速率隨溫度的升高反而變?。缓辖鹪诟邷叵碌姆艢鋭恿W性能較好，在593 K下，僅球磨態(tài)SmMg11Ni+5 wt.% CeO2合金表現出較好的放氫動力學。在同一溫度下，合金的放氫速率從大到小依次為：SmMg11Ni+5 wt.%CeO2(20 h)合金>SmMg11Ni+5 wt.%MoS2(20 h)合金>SmMg11Ni(20 h)合金> Sm

5、Mg11Ni(3 m/s)合金。溫度越高，合金的放氫容量也越高。由于合金的放氫過程是個吸熱反應，因而溫度的升高有利于放氫反應的進行。
　　YMg11Ni合金結構由 Y5Mg24，Mg和 Mg2Ni三相組成。機械球磨后，合金結構為非晶/納米晶結構；所有合金的 PCT曲線均包含兩個吸放氫平臺，吸放氫平臺之間滯后效應較小，低壓和高壓平臺分別代表 Mg/MgH2相和 Mg2Ni/Mg2NiH4相的吸放氫過程。同樣，溫度越高，吸放氫平臺壓越

6、高。球磨后合金吸放氫反應的熱力學參數熵變和焓變高于快淬態(tài)合金；所有合金在不同溫度下均表現出較好的吸氫動力學性能，其中快淬態(tài)合金的吸氫速率最大（613 K下除外）。球磨后合金的吸氫速率減小，而添加催化劑后，其吸氫速率又增加。這四種合金的吸氫速率均在593 K下達到最大值。溫度對合金最大吸氫容量的影響較小。添加催化劑球磨后合金的吸氫量減少，這說明催化劑本身并不吸氫，此外添加催化劑球磨后，合金非晶化程度較嚴重，故其吸氫量有所降低；合金在高溫下