高坪台压Zr-Fe系储氢合金改性研究

【摘要】本文选择具有高放氢坪台压、低坪台斜率和低氢残留量等储氢性能的Zr-Fe系储氢合金为研究对象,通过X射线衍射(XRD)、电子探针(EPMA)、扫描电子显微镜(SEM)、吸氢动力学及吸／放氢PCT曲线等分析手段,系统研究了V,Mn部分取代Fe及Ti部分取代Zr对Zr-Fe系储氢合金的微观相结构、吸氢动力学及吸／放氢热力学的影响规律,以期研制出适用于固态／高压混合储氢系统的、具有高坪台压的新型储氢材料。为得到具有单相组织的铸态ZrFex合金,通过研究铸态ZrFex(x=1.9,1.95,2,2.05,2.1)合金的微观结构,发现x≥2.05时,合金具有单相组织,选取了ZrFe2.05作为初始二元合金。为提高铸态ZrFe2.05合金的活化性能,减小其滞后系数,继而研究了V对ZrFe2.05-xVx(x=0.05,0.1,015,0.2)合金的相结构和储氢性能的影响。研究表明,当x≤0.1时合金均为C15型立方Laves单相结构,当x=0.15时合金中出现C14型六方Laves第二相。随着V取代量的增加,合金的活化性能得到改善,滞后系数减小,吸氢动力学加快,抗粉化性能增强,有效储氢容量先增后减,但吸／放氢坪台压降低,坪台斜率和放氢焓变(△H)均增大。ZrFe1.9V0.15合金的高温退火处理促进了合金成分的均匀化分布,减少了C14型Laves相的析出,提高了合金的活化性能,减小了合金吸放氢滞后系数和坪台斜率,增大了合金的最大储氢容量和有效储氢容量,△H减小,但坪台压略有降低,吸氢动力学基本保持不变。综合考虑耗能及性能改善程度,合金退火温度以1173K为宜。继续研究了Mn部分取代Fe对ZrFe2.05-x-yMnyVx(x=0.1,0.15;y=0,0.05,0.1,0.15)合金的相结构及储氢性能的影响规律。当x=0.1且y≤0.1时,合金均为C15型立方Laves单相结构,且随着Mn含量的增加,晶格常数逐渐增大,合金的活化性能得到改善,滞后系数减小,但坪台斜率增大,放氢坪台压下降,储氢容量先增后减,在243K下ZrFe1.85Mn0.1V0.1合金具有最大的储氢容量(1.69wt.%)及最快的吸氢速率(t0.9为46s)。当y=0.15时合金中出现了C14型六方Laves第二相,晶格常数略有降低,Mn对Fe的取代量y≤0.1时,可以抑制C14型Laves相的析出。为进一步提高合金的吸／放氢坪台压,研究了Ti部分取代Zr对Ti-Zr-Fe-V四元合金的相结构和储氢性能的影响。对于TixZr1-xFe1.95V0.1Mmy(y=0,0.015)合金(Mm为富铈稀土),添加Mm后合金的活化性能得到较大的改善,有效储氢容量增大,吸氢速度加快,但滞后系数、坪台斜率和△H均增大,坪台压下降。对于TixZr1-xFe1.95V0.1Mm0.015(x=0.05,0.1,0.15)合金,Ti对Zr的取代导致C14型六方Laves第二相的析出,合金中出现第二平台。随着Ti含量的增多,合金第一平台的坪台压上升,滞后系数和坪台斜率减小,△H降低,有效储氢容量增大,但合金的活化性能和吸氢速度略微降低。
【作者】涂有龙；
【导师】蒋利军；郭秀梅；
【作者基本信息】北京有色金属研究总院，材料科学与工程，2014，硕士
【关键词】储氢合金；C15型Laves相；PCT曲线；吸氢动力学；

【参考文献】
[1]赵淑敏.山东地区慢性鼻—鼻窦炎患者诊疗认识度的问卷调查[D].山东大学,耳鼻喉科,2013,硕士.
[2]赵炎.基于无线网络的水环境重金属自动监测仪器系统设计[D].浙江大学,生物医学工程,2013,硕士.
[3]杜庆祥.中国宅基地流转问题研究[D].黑龙江大学,法律,2013,硕士.
[4]张来.吉视传媒客户满意度评价研究[D].吉林大学,工商管理,2014,硕士.
[5]李盛远.宁夏盐池贺家渠滑坡形成机理[D].中国地质大学（北京）,地质环境与工程,2014,硕士.
[6]胡妍玢.不同配比的木醋肥和酸性电解水肥对林地土壤性状和植物黄化的影响[D].南京农业大学,生态学,2012,硕士.
[7]张晶.基于领域知识和概念格模型的知识发现研究[D].合肥工业大学,计算机软件与理论,2004,硕士.
[8]李通.苹果ACC合成酶基因MdACS6在果实乙烯合成中的调控机制研究[D].沈阳农业大学,果树学,2014,硕士.
[9]谢鸿玺.新型压缩/喷射式制冷技术及其应用初步研究[D].东北大学,制冷及低温工程,2010,硕士.
[10]陈佼.高含盐肝素钠生产废水好氧生物处理试验研究[D].西南交通大学,环境工程,2014,硕士.
[11]李琳.中国农业投资效率评价研究[D].重庆工商大学,统计学,2014,硕士.
[12]朱汝雄.裂隙岩体溶质运移模型实验及运移规律初步研究[D].河海大学,水力学及河流动力学,2004,硕士.
[13]沈香月.离子交换自组装法制备形状和尺寸可控的银纳米粒子[D].北京化工大学,材料科学与工程,2013,硕士.
[14]叶永升,翟风山,温显斌.基于混合分布模型数据挖掘的研究进展[J].淮北煤师院学报(自然科学版),2003,03:22-26.
[15]路宝利.美国中等职业教育发展的职业主义与民主主义之争：“普杜之辩”研究[D].华东师范大学,教育史,2014,博士.
[16]彭志飞.新时期我国农民价值观变迁研究[D].华东交通大学,马克思主义基本原理,2014,硕士.
[17]吴晓书.作业基础预算在A公司预算管理改进中的应用研究[D].苏州大学,工商管理（专业学位）,2014,硕士.
[18]黄贤金,谢正栋,胡立兵,唐焱,陈昌春.南京市城市土地储备经营及其政策改革研究[J].南京社会科学.2002(09)
[19]朱熙湖.非本原复反射群G（m，l，n）的单根系及表出[D].华东师范大学,基础数学,2004,硕士.
[20]李金标.白水江青龙水电站引水隧洞隧址区花岗斑岩深风化机理及工程效应研究[D].成都理工大学,地质工程,2013,硕士.
[21]李东旭.学习倦怠大学生箱庭作品特征及干预研究[D].辽宁师范大学,应用心理学,2011,硕士.
[22]陶蓉茵.不同风场条件下太湖波浪数值模拟的研究及其应用[D].南京信息工程大学,3S集成与气象应用,2012,硕士.
[23]李毅.气候变化背景下地区发展战略调整研究[D].西南交通大学,市政工程,2012,硕士.
[24]谭可荣,韩文,赵东志,于广锁,刘海峰.新型水煤浆气化技术的开发及其应用[J].煤炭转化.2001(01)
[25]李卯卯.我国女大学生的幸福观及其教育问题研究[D].山东大学,马克思主义中国化研究,2013,硕士.
[26]许显胜.快速求解大规模网络最大流问题的研究[D].安徽大学,计算机应用技术,2013,硕士.
[27]卢绪楼.B7-H3对小鼠前列腺癌皮下移植瘤的影响[D].苏州大学,泌尿外科学,2014,硕士.
[28]祁琦.三相双降压逆变器及其滤波器磁集成技术的研究[D].南京航空航天大学,电力系统及其自动化,2014,硕士.
[29]赵俊娜.高校图书馆面向科研的学科服务研究[D].安徽大学,图书馆学,2014,硕士.
[30]李聪.嵌入式视频监控系统软件框架设计[D].北方工业大学,检测技术与自动化装置,2013,硕士.
[31]魏绍亮.基于低压电力线煤矿井下信号提取和传输关键技术研究[D].上海大学,2009.
[32]李芸.我国开放式基金赎回异象的实证研究[D].山东大学,金融学,2013,硕士.
[33]乔静静.刘勰“性灵说”探微[D].河北师范大学,文艺学,2013,硕士.
[34]吴江滨.2010年度诺贝尔物理学奖:有关二维石墨烯材料的开创性实验[J].物理通报,2010,11:2-3.
[35]刘国清.YX公司IDC项目投资效益分析[D].吉林大学,工商管理,2013,硕士.
[36]葛红玲.高职英语专业学生元音音段习得的研究[D].宁波大学,英语语言文学,2014,硕士.
[37]柯宇飞.锂电池负极材料二氧化锡的性能改良与机理研究[D].华中师范大学,2014.
[38]隆学文.河北坝上农牧交错带生态产业构建及发展对策[D].首都师范大学,自然地理学,2004,硕士.
[39]栗英亮.海泡石/氟橡胶复合材料热稳定性研究[D].桂林电子科技大学,材料工程（专业学位）,2014,硕士.
[40]杨德宁.东营市新型农村合作医疗制度研究[D].山东大学,公共管理（专业学位）,2013,硕士.
[41]李岚.金属波纹管式屏蔽密封的研究[D].北京化工大学,化工过程机械,2013,硕士.
[42]王丹.纯粹经济损失研究[D].郑州大学,法律,2013,硕士.
[43]王树林,王贵成,梁彦学,赵海波.HSK工具系统的力学模型及其应用[J].农业机械学报.2003(04)
[44]方玲.政府优生“双免”政策绩效评价[D].浙江财经学院,财政学,2013,硕士.
[45]谢婧.监狱警察职业锚的量表修订及现状研究[D].南京师范大学,应用心理学,2012,硕士.
[46]代蓉.云南省新农保和城居保并轨的基金管理研究[D].云南财经大学,社会保障,2014,硕士.
[47]邓欢.西藏萨嘎地区北喜马拉雅淡色花岗岩成因及动力学意义[D].中国地质大学（北京）,地质工程,2013,硕士.
[48]师小强.宽频带超材料吸波体的设计及其特性研究[D].郑州大学,光学,2013,硕士.
[49]连赟猛.典型密闭装置内爆炸试验及其数值模拟[D].南京理工大学,兵器工程,2013,硕士.
[50]杜健.基于云服务的教育管理系统的设计与实现[D].华中师范大学,计算机软件与理论,2013,硕士.