合金化元素和退火处理对(La,Gd)-Mg-Ni系A_2B_7型储氢合金电化学性能的影响

【摘要】本文在对国内外有关La-Mg-Ni系储氢合金研究进展进行全面综述的基础上,确定了以A2B7型储氢合金为研究对象,采用XRD、SEM、Rietveld全谱拟合及电化学测试等手段对合金的微观组织结构和电化学性能进行了系统研究。研究表明,合金中A端Mg元素和B端Al元素对于改善合金电极的综合性能起到了至关重要的作用,为此我们重点考察了Mg和Al含量的变化对合金微观组织和电化学性能的影响。与此同时,我们还设计了新型Gd-Mg-Co合金,研究了Mg含量的变化对此合金结构及电化学性能的影响。以综合电化学性能较佳的低镁含量合金La0.64Gd0.2Mg0.16Ni3.1Co0.3Al0.1为基础,通过改变Mg元素含量的添加方式,系统研究了该条件下镁元素成分波动(Mg过量值x)对合金微观结构和电化学性能的影响规律。合金结构分析表明,合金退火组织由主相Ce2Ni7(Gd2Co7)型以及Pr5Co19型、PuNi3型和CaCu5型多相组成,随Mg过量值x增加,合金中主相Ce2Ni7型相丰度呈现先增加后减小的趋势,当Mg过量值0<x<50%时,合金组织的Ce2Ni7型主相丰度达到81-87.2%,x=0、80%时,其主相丰度减小至76.3%以下。电化学测试结果表明,随Mg过量值x增加,合金电极最大放电容量呈先增加后降低趋势,x=10%时具有最高的放电容量(384.6mAh/g);当Mg过量值x在5-50%范围内时,其电极循环稳定性均保持在S100≥90%,此时镁元素成分波动变化对合金电极循环稳定性的影响不甚敏感。而合金电极的高倍率放电性能呈现先增大后减小的趋势,其中电极表面的电荷转移速率是其反应动力学性能的主要控制步骤。退火温度对合金的电化学性能产生了较大影响,当Mg过量值为10%,30%和50%时,随退火温度的升高,合金电极的放电容量及循环稳定性均逐渐减小,而当x=80%时,其放电容量及循环稳定性显著增加。以La0.8Gdo.2Ni3.3-xCo0.2Alx合金为基础,系统研究了Al含量的变化对合金微观组织和电化学性能的影响。结果表明合金主要由Ce2Ni7(Gd2Co7)型相、PuNi3型相、CaCu5型相和LaNi相组成。随着Al含量(x)增加,Ce2Ni7(Gd2Co7)型主相先增大后减小,PuNi3型相先减少后增加,而LaNi相则逐渐增多,当x=0.3时有CaCu5型相出现,其相丰度为26.64%。电化学测试结果表明,随Al含量的不断增加,合金电极的最大放电容量逐渐增大,而循环稳定性则呈现出先增加后减小的趋势,当Al含量x=0.2时,合金电极具有最好的综合电化学性能。本文设计了Gd-Mg-Co系列A2B7型Gd1-xMgxCo3.25Mn0.15Al0.1合金,系统研究了Mg含量对合金结构及性能的影响。研究结果表明,铸态与退火合金组织相似,主要由CaCu5(GdCo5)型相、Gd2Co7型相和PuNi3(GdCo3)型相组成。随Mg含量的增加,Gd2Co7型相先增大后减小,PuNi3型相表现出先减少后增加的趋势,而CaCu5型相则逐渐增加,合金的晶胞体积逐渐减小。电化学测试结果表明,Mg含量的变化有利于提高合金电极的最大放电容量,随Mg含量的增加,合金电极的最大放电容量逐渐增大。研究发现合金电极的充电电压较高和交换电流密度较低是导致其电化学放电容量较低的重要影响因素。合金电极的循环伏安测试结果表明,随Mg含量的增加,使得合金电极的可逆性得到了有效的改善,并增加了合金电极的放电容量。
【作者】王可；
【导师】罗永春；
【作者基本信息】兰州理工大学，材料学，2014，硕士
【关键词】A2B7型储氢合金；Gd-Mg-Co合金；Mg及Al元素；微观组织；电化学性能；

【参考文献】
[1]马菁悦.析《水浒传》赛珍珠译本中的创造性叛逆[D].西南交通大学,外国语言学及应用语言学,2013,硕士.
[2]王冠.基于数据的乘车环境舒适度评价方法[D].北京交通大学,控制工程（专业学位）,2013,硕士.
[3]邢玲.基于VLC的压缩域视频水印算法研究[D].西北大学,信号与信息处理,2013,硕士.
[4]王国花.我国城镇保障性住房制度的法律问题及对策[D].北京交通大学,2013.
[5]张学春.中国创意城市发展问题研究[D].东北师范大学,区域经济学,2013,博士.
[6]崔海婕.山水城市空间形态研究[D].安徽建筑大学,城市规划与设计,2013,硕士.
[7]乾栋梁.静止性脑梗死患者认知障碍的研究[D].兰州大学,神经病学,2013,硕士.
[8]王力.灌注桩钻孔泥浆的高效脱水技术研究[D].浙江工业大学,化工过程机械,2012,硕士.
[9]张洲.集体建设用地流转价格评估方法应用研究[D].首都经济贸易大学,区域经济学,2014,硕士.
[10]黄少帅.Fe-20Mn-3Si-3Al-0.045C钢的冷轧组织及力学性能研究[D].东北大学,材料学,2010,硕士.
[11]仇士龙,袁钻如,潘磊,王玉婷,谢鸿峰,程镕时.氧化石墨/环氧树脂纳米复合物的固化行为研究[A].中国化学会化学热力学和热分析专业委员会.中国化学会第十五届全国化学热力学和热分析学术会议论文摘要[C].中国化学会化学热力学和热分析专业委员会:,2010:1.
[12]王刚.船舶扩展式博弈避碰决策系统建立与仿真研究[D].大连海事大学,交通运输工程,2014,硕士.
[13]谭学梅.活性炭固载钯配合物对Heck反应的催化性能研究[D].海南大学,应用化学,2012,硕士.
[14]尚福财.基于超材料的微带圆极化天线的研究与设计[D].华东师范大学,电磁场与微波技术（专业学位）,2013,硕士.
[15]张娜娜.经典生酮饮食治疗儿童难治性癫痫的临床疗效研究[D].山东大学,儿科学（专业学位）,2013,硕士.
[16]张淼.存量房挂牌及合同登记备案系统的设计与实现[D].吉林大学,软件工程,2012,硕士.
[17]胡婷婷.我国醉酒驾驶行为的刑事立法分析[D].安徽大学,法律,2013,硕士.
[18]胡冰阳.跨境网络洗钱犯罪研究[D].云南财经大学,法律（专业学位）,2014,硕士.
[19]张薛龙.氨基膦酸树脂去除水中Pb（Ⅱ）的性能研究[D].南京大学,环境科学与工程,2013,硕士.
[20]周强.基于有限理性模型的游戏智能行为系统的研究与实现[D].湖南大学,计算机应用技术,2012,硕士.
[21]刘维花.2型糖尿病合并消化性溃疡的临床分析[D].吉林大学,临床医学,2014,硕士.
[22]付长玲.初中数学统计部分的教学研究[D].东北师范大学,学科教学,2012,硕士.
[23]高玉蓉.云南辣椒自交系产量性状配合力测定及优势组合选配[D].中国农业科学院,作物（专业学位）,2012,硕士.
[24]乔俊叁.竹材径向分切与缝帘一体机结构设计及动力学分析[D].中南林业科技大学,机械制造及其自动化,2014,硕士.
[25]王黎明,赵中堂,柴玉梅.并行计算中基于移动Agent的负载均衡策略[J].郑州大学学报(理学版),2004,03:5-8.
[26]许艺君.厦门佰乐服务有限公司绩效考核体系优化及应用[D].华侨大学,工商管理（专业学位）,2013,硕士.
[27]齐丽英,王琛琛,周明磊,王剑.一种异步电机的电流环解耦控制方法[J].电工技术学报,2014,05:174-180.
[28]王昆.基于逻辑方法的粒化理论[D].首都师范大学,逻辑学,2014,硕士.
[29]王茜.蓝田县社区体育活动开展现状调查研究[D].西安体育学院,体育,2013,硕士.
[30]孙文慧.身体测量值与年龄相关性白内障的关系[D].辽宁医学院,流行病与卫生统计学,2012,硕士.
[31]许小林.PROFIBUS-DP控制系统可靠性技术研究[D].浙江大学,2003.
[32]杨瑞.《问梅轩诗草偶存》校注[D].广西大学,汉语言文字学,2004,硕士.
[33]杨雪婷.艾芬地尔对心搏骤停心肺复苏大鼠脑保护作用的实验研究[D].川北医学院,急诊医学,2014,硕士.
[34]陈添.我国传媒产业中二维码的应用研究[D].华中师范大学,新闻与传播,2014,硕士.
[35]尉艳,刘中刚,高超,王伦,刘锦淮,黄行九.纳米材料电化学与生物传感器——有机微污染物检测新途径[J].化学进展,2012,04:616-627.
[36]黄丽君.土家族上梁歌的音乐文化研究[D].湖南师范大学,音乐学,2013,硕士.
[37]莫丽威.就地热再生技术在高速公路沥青路面预养护中的适应性研究[D].重庆交通大学,管理科学与工程,2012,硕士.
[38]杨君锐.逆向启发式开采最大频繁项目集[J].计算机工程,2004,14:116-118.
[39]袁华斌.乡土地理教育的探究[D].湖南师范大学,教育,2004,硕士.
[40]杨明,杨萍.一种基于前缀广义表的快速间接关联挖掘算法[J].安徽工程科技学院学报(自然科学版),2004,04:40-45.
[41]汪新然.新城建设中政府投融资研究[D].东北师范大学,城市规划与设计,2012,硕士.
[42]张国兵.大功率开关电源并联技术的研究[D].合肥工业大学,电力电子与电力传动,2004,硕士.
[43]贺星.养分添加对内蒙古草原生物量和多样性的影响[D].内蒙古大学,生态学,2014,硕士.
[44]谭习有.高温固相法合成尖晶石锰酸锂及其改性研究[D].华南理工大学,2014.
[45]陈雄飞.人FXYD6单克隆抗体库的制备及其在胆管癌诊断中的应用[D].苏州大学,普通外科,2014,博士.
[46]翟红刚.IP DiffServ网络中基于策略的QoS管理框架[D].西安电子科技大学,通信与信息系统,2004,硕士.
[47]杜伟.重载铁路曲线段轮轨磨耗影响因素分析[D].西南交通大学,车辆工程,2012,硕士.
[48]曹妮妮.《后苏时期中亚的制度改革及政治延续—权力，认知和协议》（五至八章）翻译报告[D].新疆师范大学,翻译,2013,硕士.
[49]王瑶.王令交游及其诗歌与辞赋研究[D].湖南师范大学,中国古代文学,2013,硕士.
[50]李红芳,李豫峰.影响月经规律患者冻融胚胎移植结局相关因素分析[J].中国优生与遗传杂志,2014,07:139-142.