Ti-V-MnTi-Cr-V储氢合金及混合储氢容器的研究

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1、浙江大学坝+学位论文摘要本文首先全面综述了国内外体心立方固溶体储氢合金的研究进展，并且对于高压储氢以及混合储氢容器进行了深入的探讨。在此基础上，首先选择具有高储氢容量的Ti—V-Mn系合金为对象，通过对其微结构分析以及储氢特性研究等手段，系统研究了合金成分对Ti．V-Mn储氢合金的微结构和储氢性能的影响，并通过机械球磨、与ABs型储氢合金的复合等手段进一步提高合金的综合性能。其次，通过高压储氢容器的特点，对高平台压力的Tj—cr系合金采用添加V元素来提高合金的储氢能力，调整合金的平台压力，并且结合文献报道的储氢容器的模型，研究

2、了储氢合金的填充量对系统的体积和质量储氢密度的影响，并优化出最佳填充量。以此合金组成的混合储氢容器在40MPa的工作压力下，储氢合金吸放氢过程无需与外界进行热交换。对TiV，Mnh@=O．6～1．6)合金的研究表明：当V含量x=0．6～1．0时，合金由体心立方结构和拉维斯C14相组成，随着V含量的增加，拉维斯相不断减少，拉维斯相的形态由网状分布逐渐减少到晶界处的针状形貌。当x=1．2时，合金的结构基本为b．c．c单相。储氢性能的研究结果表明，V的添加可以有效提高合金的储氢量，x—1．6时合金的最大吸氢量达到了398ml／g。但

3、是V含量的增加也导致了动力学性能变差，滞后效应增大。在上述研究的基础上，本文选择储氢综合性能较好的TiVI4Mno6合金作为研究对象，对其进行球磨及复合处理，以提高它的活化和动力学性能。储氢合金经过球磨处理0．5h后，合金粉末产生大量的非氧化界面以及缺陷，增加了界面能，从而促进H2分子的化学吸附加速其分解为H原子，同时增加了氢化物形核位置，也为氢的扩散提供通道，从而导致合金活化性能明显改善。但随着球磨时间的延长，x射线衍射峰宽化，强度不断降低，合金趋向于非晶化。由于b．c．c相结构的改变和合金出现不吸氢的d．Ti相，导致了合金

4、的储氢容量急剧降低。添加M102Ca08Ni5合金进行短时间复合球磨，由于脆性的Mlo2Cao8Ni5台金粒子的存在，球磨复合使得粉末的粒度急剧降低，相对单相球磨产生了更多的新鲜界面，并且两种合金相互粘结，M102Cao8Ni5合金将其表面分解吸附的氢原子通过新界面扩散到Ti—v-Mn合金颗粒内部。从而改善了Ti—V-Mn合金的活化和动力学性能。浙江大学硕士学位论文对于TiCr2。U0=O．2～0．5)系列合金，随v含量的增加，储氧量增大，吸放氢平台压力降低，滞后效应和P．C．T平台斜率也随之增大。选择有效储氢量为1．75wt

5、．％的TiCrl7Vo3合金作为混合储氢容器的储氢合金，随着合金添加体积分数x增加，容器的储氢体积密度随Ⅳ值的增加呈线性增长，而质量密度则先快后慢的下降。对于该合金，计算表明在X=0．15时混合储氢容器拥有相对平衡的体积和质量储氢密度。在不考虑系统向外界散热理想状态下，体系饱和吸放氧时温度变化量为89．1K，混合储氢容器在40MPa的工作压力下，内部合金吸放氢过程无需于外界进行热交换。关键词：储氢合金，储氢特性，球磨，复合物，混合储氢容器Il——一塑坚查堂堡兰兰堡堡兰ABSTRACTinthisthesis，basedonac

6、omprehensivereviewoftheresearchanddevelopmentofb．cCsolidsolutiontypehydrogenstoragealloys，high-pressurehydrogenstoragetechnologyandhybridhydrogenstoragevessel，Ti·V-Mnalloyswithhighhydrogenstoragecapacitywerechosenasthefirstobjectofthisstudy．Bymeanofmicrostructureana

7、lysisandhydrogenstoragepropertiesmeasurements，theeffectsofcomponentonthehydrogenstoragecharacteristicsofTi—V-Mnalloyshavebeeninvestigatedsystemically,andball—millingwitllAB5typealloyswasadoptedtoenhancethekineticpropertiesofthealloys．Moreover，withtheconsiderationoft

8、hecharacteristicsofhigh—pressurehydrogenstoragevessel，Ti—Cr-Vbasedhydrogenstoragealloyswhichhavehighplateaupressurewerealsoinvestigatedfor