非晶态cemg系贮氢电极合金研究

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1、浙江大学硕士学位论文摘要稀土一镁系储氢合金由于具有贮氢量大、资源丰富及价格低廉等优点，现已被看作是第三代储氢电极合金而成为国内外新的研究热点。但是晶态稀土一镁合金由于其氢化物热力学稳定性过高不能直接应用于室温下工作的电化学体中。研究发现，在稀土一镁合金中添加Ni粉球磨制备成非晶态合金，具有很高的电化学放氢容量，但其相关机理尚未明确。因此，研究稀土一镁系合金非晶结构形成机理及其对电化学性能有重要的潜在价值和现实意义。本文采用将熔炼制备的CeMgllNi合金与一定量的Ni粉进行混合球磨制备出了CeM91lNi+x们％Ni(x=O一200)非晶合金体系，从Ni添加量和球磨条件两个方面对其相结构和电

2、化学性能进行了研究。并进一步研究了添加Ti粉以及碳纳米粉进行机械球磨包覆，以期获得更好的循环稳定性能。研究结果表明：(1)铸态ceM91lNi合金的放电容量很低，只有23．8m舢／g，球磨loo小时后放电仍没有明显提高。添加适量的Ni粉球磨，可以显著的提高合金的最大放电容量，其中添加200讯％Ni球磨25h得到的复合物最大放电容量达到1050-3m舢／g，这是由于Ni具有促进ceMgl】Ni合金非晶形成作用，同时Ni具有较好的催化活性，可以为氢的氧化还原反应提供活性位置。对于给定Ni粉添加量，存在一个最佳球磨时间可使合金的放电容量达到最大，若继续延长球磨时间，反而导致合金放电容量下降。这是由

3、于在球磨时间较短时，随着球磨时间的增加，合金非晶化程度增大，从而导致放电容量增大；当球磨时间增大到某一值时，合金非晶化程度提高有限，这时合金放电容量可能主要受合金颗粒尺寸的控制。(2)虽然CeM911Ni添加Ni球磨后具有较高的放电容量，但仍然存在循环稳定性差的缺点。添加Ti球磨后，复合物的循环稳定性得到明显改善，而且随着添加量的增加，合金的循环稳定性逐渐提高，但最大放电容量和高倍率放电性能略有下降。这主要是由于合金表面形成了Ti氧化物钝化层，阻止碱液对内部合金的侵蚀，从而有效地提高合金的循环稳定性；但同时钝化膜层对表面电荷转移反应及氢扩散过程具有一定抑制作用，从而造成放电容量及高倍率浙江大

4、学硕士学位论文放电性能的下降。(3)碳纳米粉包覆后降低了合金的综合电化学性能。随着包覆量的增加，合金的最大放电容量及循环稳定性均有所降低。放电容量降低可能是因为碳纳米粉不导电，降低了合金表面的电化学反应活性，而合金循环稳定性变差可能是由于在充放电循环过程中碳纳米粉的溶出使更多新鲜表面暴露于碱液中，增大了碱液与内部合金的接触机会，导致合金循环容量的快速衰退。关键词：稀土一镁合金、机械合金化、非晶态合金、Ti、碳纳米粉II浙江大学硕士学位论文AbstractRecently，Ln-Mg-basedhydrogenstoragealloys(Ln_La，Ce，Misch_metal)havebee

5、nregardedasme“rdnewgenerationofprornisinghydrogenstomgealloysbecauseoftheirhighhydrogenstoragecapacity，a_bundmltresollrcesandlightweight，趾dhavebecomethestudyhotspotathome锄dabroad．HoweVer，thep01ycryst“IineLn—Mg—basedhydrogenstoragea110ysc趾hardlyelec仃ochemicallycha唱e／dischargeatroomteInperature，砌chca

6、nbeonlyaccompIishedbyna玎ocrystallineoramorphousalloyspreparedbyball—millingwimNipowder．ItwasfoundthatamorphousLn-Mga110yspreparedbyball—millingwimNishowveryhi曲elec仃ochemic“dischargec印ac“ies．buttherclatedmechaIlismsarenotyetfullyunderstood．nlerefore，itisofscientmca11dengineeringimeresttostudy也efomla

7、tionm。chanism锄orphousmicros打uctllfcandinnuenceontheelectrochemicalpropertiesofLn—Mg—basedhydrogenstoragea110ys．Intllisthesis，也emicros缸ucnlreandelectrocheIllicalpropeniesofthe砌orphouSCeMgllNi+孙Ⅳt．％Nicomposit