Ti-V-Fe基貯氫合金結(jié)構(gòu)、電化學(xué)性能及循環(huán)穩(wěn)定性改善機(jī)制研究.pdf

1、t405i7OH目；—!皿塑』L一中文論文題目英文論文題目洳；：●、嘧博士學(xué)位論文⑧4＆R日j∞Ⅱ一TiVFe基貯氫合金結(jié)構(gòu)、電化學(xué)性能及循環(huán)穩(wěn)定性改善機(jī)制研究Structures，ElectrochemicalPropertiesandtheMechanismofImprovingtheCyclingStabilityoftheTiVFeBasedHydrogen墅!!!壁壘!!塑!申請人姓名苗鴰指導(dǎo)教師潘洪革研究自臺作導(dǎo)師專業(yè)名稱苧

2、塑芏研究方向貯氫材料所在學(xué)院材抖與化學(xué)工程學(xué)院提變?nèi)掌?008年9月浙江大學(xué)博十學(xué)位論文摘要(HRD)。其中水冷合金電極的C2D以賊最高，達(dá)到了842％，而爐冷合金電極的HRD800最大，達(dá)到了621％，分別比鑄態(tài)合金電極高約11％與16％。但退火處理降低了該合金電極的活化性能(％)與最大放電容量(巳曲。較快的退火處理冷卻速度有利于提高合金電極的循環(huán)穩(wěn)定性，而采用較慢的冷卻速度則能顯著提高合金電極的高倍率放電能力。采用Co部分替代TiV

3、Fe基合金B(yǎng)側(cè)Ni，對Tio8Zro2vz7MnosCro6Nil25。CoxFeo2(x=000~o25)合金的微結(jié)構(gòu)9電化學(xué)性能的研究結(jié)果表明，所有合金均由三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的C14型Laves相和樹枝形的釩基固溶體相兩相組成。隨著Co替代含量的增加，C14相和釩基相的晶胞體積略有增加，釩基相的晶粒尺寸逐漸減小，而合金兩相的相對豐度沒有顯著改變。適量Co替代該TiVFe基合金中的Ni能一定程度上改善合金電極的循環(huán)穩(wěn)定性能，當(dāng)x值為O10時(shí)

4、，C2D‰取得最大值，為798％，比初始合金高出63％。繼續(xù)增加X至o25時(shí)，合金電極的循環(huán)穩(wěn)定性略有降低。適量Co替代Ni能有效抑制合金顆粒的粉化和V與Ti在堿液中的溶出，并使合金電極在充放電循環(huán)過程中較好地保持其相應(yīng)的電化學(xué)反應(yīng)速率。但Co替代Ni降低了合金電極的最大放電容量與高倍率放電能力，因而在TiVFe基合金中Co的含量不能過高。論文研究了稀土元素(Y、La、Ce、Pr與Nd)部分替代Tio8Zro2v27Mno5Cro6Ni

5、l25Feo2合金A側(cè)Ti(替代量為O1化學(xué)計(jì)量比)及不同量Y替代合金中的Ti(替代化學(xué)計(jì)量比為0004)25)對其微結(jié)構(gòu)與電化學(xué)性能的影響。結(jié)果顯示，替代后合金主相形貌特征沒有明顯改變。采用(La、Ce、Pr、Nd)替代Ti后，合金中兩相的晶胞體積沒有明顯變化，而以Y替代則導(dǎo)致兩相的晶胞體積略有增加。上述所有稀土元素的替代對合金的兩相豐度都沒有顯著影響，但明顯細(xì)化了釩基相的晶粒。以La、Ce、Pr與Nd替代后，C14型Laves相中出

6、現(xiàn)了彌散分布的M2Ni3(M=La，Ce，Pr與Nd)相，該相的出現(xiàn)顯著改善了合金電極的活化性能。采用上述所有稀土元素替代Ti后，合金電極的最大放電容量(巳以)與高倍率放電能力(HRD伽)均有所增加，而合金電極的循環(huán)穩(wěn)定性卻有不同程度的降低。其中，Y對提高合金電極的放電容量最為有益，當(dāng)x=010時(shí)，其最大放電容量達(dá)到3523mAh／g，比初始合金高出近20mAh／g。綜合比較發(fā)現(xiàn)，采用少量Y(O05mol的替代量)替代Ti后，合金電極的

7、綜合電化學(xué)性能較為理想，其G甜為3465mAh／g，C20∥％弧為761％，HRD6DD為732％。以三種循環(huán)性能較好的TiVFe基貯氫電極合金，即退火爐冷合金Tio8Zro2V27Mno5Cro6Ni25Feo2，鑄態(tài)合金Tio8Zro2v27Mno5Cro6Nil15Coo10Feo2與Tio8zro2V27Mno5Cro4Nil25Feo4以及循環(huán)性能較差的鑄態(tài)合金Tio8Zro2V27Mno5Nil25Feo8為研究對象，研究了