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1、------------------------------------------------------------------------------------------------镁基储氢合金的表面处理和表面催化(1)第16卷第1期化学研究与应用Vol.16,No.12004年2月ChemicalResearchandApplicationFeb.,2004文章编号:100421656(2004)0120015204镁基储氢合金的表面处理和表面催化柳东明,巴志新,李李泉(南京工业大学材料科
2、学与工程学院,江苏南京 210009)摘要:表面处理作为储氢合金性能改善的有效手段,近年来得到了很好的发展和应用,本文简要介绍了镁基储氢合金表面处理的主要方法及其对合金性能的影响。关键词:镁基储氢合金;表面处理;表面催化中图分类号:TG13917 文献标识码:A 氢能是人类未来理想的二次能源,相对于稀土金属系(AB5型)、钛系(AB型)和锆系(AB2型)储氢合金而言,镁基储氢合金具有比重小,储氢容量高,价格低廉,资源丰富等优点。本文简要介绍性能的影响。1 从储氢合金的应用环境来看,主要涉及合金和气
3、相之间的作用(固气反应)以及合金和液相之间的作用(电化学反应)。在固气反应中,氢气与合金的作用过程为:a.氢气在合金表面解离成氢原子;b.氢原子透过表面合金(通常被氧化)或初级氢化物层向内部扩散;c.氢原子在合金体内的扩散并和合金反应生成金属氢化物(图1-a),——————————————————————————————————————------------------------------------------------------------------------------------
4、------------合金释放氢气可以认为是吸氢的逆过程。所以从速度控制的可能步骤来看,要彻底改善氢气吸收的动力学性能,提高储氢合金的吸氢速率和吸氢量,必须提高合金表面离解氢气的速度以及耐氧化和抗污染的能力。在固液反应中,,水2,-,。由于电子是通过合金表面这一传播媒介传导给电解液的,因此具有良好电子传导性的表面是促进电极反应的重要因素。此外由于镁基金属氢化物在电解液中容易氧化,所以为了降低合金的氧化速度以延长其使用寿命,就需要提高表面层的保护能力。总而言之,改善合金表面的导电性、催化活性、氢扩散性
5、以及耐腐蚀性将有利于提高电极循环寿命和快速充放电等性能。以上两方面的特性都将取决于合金表面的组成,结构和状态,实际应用中需要对镁基储氢合金的表面进行有目的处理,使合金的潜在性能得到充分的发挥。常见的方法主要有:表面化学镀,球磨包覆,表面F处理和无机酸处理等。图1 镁基储氢合金和气相及液相的相互作用过程Fig.1 InteractionalprocessbetweenMgbasedhydrogenstoragealloysandgas/liquidphase收稿日期:2003203211;修回日期:20
6、0320721816化学研究与应用 第16卷溶液中,成功地在Mg1175Cu110Al014合金粉末颗粒表——————————————————————————————————————------------------------------------------------------------------------------------------------面上包覆一层Ni2P复合层,并利用正交试验探索了最佳的包覆条件,SEM分析表明,包覆后合金颗粒表面均匀且致密覆盖了一层球形小颗粒(见
7、图2所示),这层小颗粒比表面积大,具有良好的催化活性,XPS能谱分析表明Ni在包覆层中呈游离态。包覆产品在碱性溶液中具有良好的抗腐蚀性能。2 镁基储氢合金表面化学镀储氢合金表面化学镀处理是在合金表面化学镀一层铜或镍金属膜,以提高合金表面的催化活性和耐腐蚀性,增强合金的抗氧化、抗粉化能力,通常也称为表面微包覆处理。镀铜或镍含量一般在5wt%～20wt%之间。陈阳国等[2]研究了一种方法,在含F-的酸性2 包覆和非包覆粉末的扫锚电镜照片(a)非包覆粉末(b)包覆粉末7Fig.2 SEMimagesofun
8、encapsulatedandencapsulatedpowder(a)unencapsulated(b)encapsulated 王仲民等[3]研究了碱性化学镀Ni2P前后高能球磨10h的Mg2Ni合金、Mg119Ni018Al012Ti011合金以及二者与AB5型稀土储氢合金组成的纳米复合合金粉的电极性能的变化。发现经过化学镀处理后,合金粉的放电容量都有一定程度的提高,其中Mg119Ni018Al012Ti011+AB5——————————————
