镁基储氢材料的性能改进(2)

2019-06-10 23:16

图 5 Mg90Ni10?xVx(x?0,2,4,6,8) 在523K温度下的放氢曲线 Fig.5 Dehydriding curves of Mg90Ni10?xVx(x?0,2,4,6,8) neasured at 523k

4.2加硼。

通过机械球磨成功制备出2MgNi?xB(x?0%,1,5,10,15)系列储氢合金,B的添加在 200 和 300 下改善作用不大,在 400 下则能增加合金吸氢量和提高放氢平台压,并得出B的添加量为5%时最优[11]。 5、热处理

不同的热处理方式对改进储氢材料的性能也具有一定影响。

图6 热处理对La0.7Mg0.3Ni3.5储氢合金性能影响

Fig.6 Effect of heat treatment on hydrogen storage properties ofhydrogen storage

alloyLa0.7Mg0.3Ni3.5

彭能[12]等将La0.7Mg0.3Ni3.5储氢合金在1173 K热处理4h后,在室温(298 K)下测试储氢合金的吸/放氢性能,其吸放氢PCT曲线如图6所示.由图6可知,经热处理后,La0.7Mg0.3Ni3.5储氢合金的平台压力和平台性能提高,吸氢量达到1.59%[12]。

田晓[13]等人采用二步熔炼法制备MmNi3.55Co0.75Mn0.4Al0.3/5%(质量分数)

Mg2Ni, 取铸态复合合金放入石英玻璃管中,抽真空!充氩气!封管后进行退火

热处理,退火温度分别为1023&、1123和 1223℃,退火时间为10h,退火后合金样品随炉冷却,获得退火态合金。合金退火前后的电化学活化和循环曲线图7所示。

图 7 MmNi3.55Co0.75Mn0.4Al0.3/5%(质量分数)Mg2Ni合金的电化学曲线 Fig.7 Electrochemical property curves of MmNi3.55Co0.75Mn0.4Al0.3/5wt% Mg2Ni alloys

由图7可以看出,退火态合金均表现出良好的活化性能,只需1~3次循环即可活化,而铸态合金需要 6次循环才能活化,可见,退火处理有利于合金活化性能的改善。退火温度 大于1023摄氏度时复合合金的容量随退火温度的升高而逐渐减小,田晓等分析认为,容量减小的主要原因是合金中Mg元素随退火温度的升高而减少,形成的(Na,Mg)Ni3相含量减少所致。可见,随退火温度提高,合金中NaNi5与(Na,Mg)Ni3相含量的变化对合金的放电容量提高起着关键性的作用。

6、球磨改性

机械合金化法(MA) 是目前最常采用的最佳制备镁基储氢合金的方法。通过此种方法可以显著改善材料的表面特征,尤其能方便的制备出具有非晶、纳米晶、过饱和固溶体等亚稳态结构材料,从而改善其吸放氢的活化性能和反应动力学,并且能降低吸氢温度、提高吸氢量[14] 。

低温球磨也被称为是低温机械合金化,它是一种高能球磨技术,在低温的环境下进行球磨,可以增加材料的脆性,提高材料的性能。熊伟[15]等人通过在液氮环境下利用低温球磨技术球磨 10 h 制备的Mg?8mol%LaNi0.5储氢材料。该材料的活化性能好,不需要活化;低温球磨时间10h,为普通球磨时间的1/8,且其动力学性能好,在 4.0 MPa 氢压和 523~653 K 温度下,3~5 min 之内可以完成饱和吸氢量的 80%以上,是普通球磨法的一半。

图8 球磨10 h后Mg?8mol%LaNi0.5储氢材料在4.0 MPa和不同温度下的吸氢动力学曲线 Fig.8 Hydrogen absorption kinetics curves of Mg?8mol%LaNi0.5hydrogen storage materials milled for 10h at different temperatures under the hydrogen pressure of 4.0 MPa

彭书科[16]等通过在纯 Mg 中添加 10%的 Ni2P进行复合球磨,使晶粒细化,使晶体中产生大量的晶界与缺陷,同时 Ni2P以细小颗粒的形式分散在镁的基体上形成催化活性中心,明显地提高 Mg 的吸/放氢动力学性能。

图 9球磨 15 h 的纯Mg和Mg?10%Ni2P复合样品在不同温度下的吸氢曲线 Fig.9 Hydrogen absorption curves of pure Mg andMg?10%Ni2P composite ball-milled for 15 h at different temperatures

由图 9 可知,球磨 15 h后的纯Mg样品在 493 K 温度下的吸氢速率较慢(图9 中曲线 a),30 min 内的吸氢量只有 3.38%。随着吸氢温度的升高,纯Mg 样品的吸氢速率和吸氢量都明显增大,在 513 K 温度下,5 min 内的吸氢量为 4.50%,0 min 内的吸氢量为 6.07% (图 9中曲线 b);在 533 K温度下,30 min 内的吸氢量为 6.10% (图 9 中曲线 c)。

添加Ni2P进行复合球磨明显改善了 Mg的吸氢动力学性能。如图 9 所示,

Mg?10%Ni2P复合物:在 433 K温度下,在 1 min 内的吸氢量就达到 5.02% (图 9 中曲 线 e);而在 393 K 温度下,在 2 min 内的吸氢量就达到 4.59% (图 9 中曲线 d)

图10球磨 15 h 的纯Mg和Mg?10%Ni2P复合样品在不同温度下的放氢曲线 Fig.10 Hydrogen desorption curves of pure Mg and Mg?10%Ni2Pcomposite ball-milled for 15 h at

different temperatures

在纯 Mg 中添加 10%的 Ni2P,563 K 温度下,纯 Mg 样品在 60 min 内的放氢量仅为 0.23% (图 10中曲线 a);在 573 K 温度下,60 min 内的放氢量也只有 1.40% (图 10 中曲线 b);当温度增加到 583 K 时,放氢速度有所增加,60 min 内的放氢量为 5.30% (图 10 中曲线 c)。而添加Ni2P的复合样品,在 553 K 温度下 20 min 内就能放 4.34%的氢 (图10 中曲线 d);而在 573 K 温度下,其在 10 min 内的放氢量就达到 5.19%,20 min 内的放氢量为 5.62% (图 10中曲线 e)。 7、结语

面对不可再生能源的日益衰减,环境问题的日益尖锐以及世界经济快速发展,储氢材料作为资源广、无污染的新能源材料,具有广阔的发展空间,但其自身又具有吸放氢速度慢温度高等缺陷,通过材料纳米化、添加催化剂等方法有效的改善其性能,对社会发展有着极其重要意义。

参考文献

[1] 张丁非,戴庆伟,方霖等.纳米技术在镁合金中的应用[J]. 材料热处理技术, 2010,39(14): 21-27.


镁基储氢材料的性能改进(2).doc 将本文的Word文档下载到电脑 下载失败或者文档不完整,请联系客服人员解决!

下一篇:沈阳信息价,最新最全沈阳工程造价信息网信息价下载-造价通

相关阅读
本类排行
× 注册会员免费下载(下载后可以自由复制和排版)

马上注册会员

注:下载文档有可能“只有目录或者内容不全”等情况,请下载之前注意辨别,如果您已付费且无法下载或内容有问题,请联系我们协助你处理。
微信: QQ: