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钒基固溶体型贮氢合金电化学性能的研究

作　者: 梁洁
导　师: 陈云贵
学　校: 四川大学
专　业: 材料学
关键词: 贮氢合金 BCC固溶体钒电化学性能球磨温度特性
分类号: TG139.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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内容摘要

本文评述了钒基电极合金的基本特性、发展现状及存在的问题,详细研究了纯金属V、V₂₀Ti₃₀Cr₅₀合金、V₆₈Ti₂₀Cr₁₂合金和V₅₅Ti_22.5Cr_16.1Fe_6.4合金在293K-353K下的电化学性能,同时研究了加Ni、Cu、Pd高能球磨对以上合金电化学性能的影响。主要研究结果如下:1)BCC单相结构的钒基固溶体型贮氢合金电极在电解液中具有充放电能力,只是常温下电化学反应速度很慢,放电平台压在-0.6V以下。2)钒基固溶体合金实际测试中能达到很大的放电容量,具有良好的应用前景。3)温度对钒基固溶电极放电性能的影响很大,在高温环境下,是否添加催化剂对钒电极的放电性能没有影响。4)成分对钒基电极放电性能的影响很大,虽然纯金属钒、V₂₀Ti₃₀Cr₅₀合金、V₆₈Ti₂₀Cr₁₂合金、V₅₅Ti_22.5Cr_16.1Fe_6.4合金固相吸氢量接近,但放电容量、电化学催化活性、循环稳定性等有着很大的差距。在钒基合金内加入适量的Fe不会使钒基固溶体合金的放电性能恶化。5)电化学催化活性是钒基贮氢合金电极电化学性能的决定因素。纯金属钒的电化学催化活性随着温度的升高而增大,但并不是所有钒基固溶体贮氢合金都具有类似的特征。对于电化学催化活性随着温度的升高而增大的合金,提高放电温度可使放电容量和放电电压得到显著的增加。6)高能球磨是提高钒基贮氢合金的电化学催化活性的有效的表面处理方式,使电极的放电平台压升高。实验初步优化出的球磨工艺为加10wt%镍球磨

全文目录

摘要  2-4
Abstract  4-11
第一章绪论  11-21
  1.1 贮氢合金的吸放氢原理  11-13
  1.2 贮氢合金的应用  13-15
    1.2.1 氢气的贮运和提纯  13
    1.2.2 蓄热  13
    1.2.3 燃料电池  13-14
    1.2.4 Ni/MH 电池  14-15
  1.3 镍氢电池充放电过程原理  15-18
    1.3.1 电池反应  15-17
    1.3.2 贮氢电极过程动力学  17-18
  1.4 贮氢电极合金的现状和发展趋势  18-19
  1.5 V 基电极合金存在的问题  19-21
第二章 V 基电极合金文献综述及研究方案制定  21-33
  2.1 成分对V 基固溶体型贮氢合金电化学性能的影响  21-25
    2.1.1 对V-Ti-Ni 体系的研究  21-24
    2.1.2 对V-Ti-Cr 体系的研究  24-25
  2.2 表面处理对V 基固溶体型贮氢合金电化学性能的影响  25-29
    2.2.1 烧结  26
    2.2.2 高能球磨  26-28
    2.2.3 氟化处理  28-29
  2.3 热处理对V 基固溶体型贮氢合金电化学性能的影响  29
  2.4 放电温度对V 基固溶体型贮氢合金电化学性能的影响  29-30
  2.5 文献综述小结  30
  2.6 研究方案制定  30-33
    2.6.1 本文的研究思路  30-31
    2.6.2 本文的主要研究内容  31
    2.6.3 本文的技术路线  31-33
第三章实验材料与实验方法  33-37
  3.1 合金制备与制粉  33-34
    3.1.1 原材料的成分  33
    3.1.2 合金熔炼  33
    3.1.3 制粉  33
    3.1.4 球磨  33-34
  3.2 PCT测试方法与原理  34
  3.3 动力学性能的测试方法  34-35
  3.4 电极制备与电化学性能测试  35-36
    3.4.1 电极制备  35
    3.4.2 放电性能测试  35-36
    3.4.3 极化曲线测试  36
  3.5 组织结构及表面分析  36-37
    3.5.1 XRD 分析  36
    3.5.2 XPS 分析  36-37
第四章纯钒的电化学性能  37-58
  4.1 纯钒的结构及固相吸氢性能  37-39
  4.2 纯钒在不同温度下的倍率放电性能  39-53
    4.2.1 添加剂为铜粉时钒电极的电化学性能  39-44
    4.2.2 添加剂为镍粉时钒电极的电化学性能  44-49
    4.2.3 添加剂为钯粉时钒电极的电化学性能  49-53
  4.3 电极添加剂对钒电极电化学性能的影响  53-55
    4.3.1 对放电容量的影响  53-54
    4.3.2 对放电平台电压的影响  54-55
    4.3.3 对循环性能的影响  55
  4.4 纯金属钒大的放电容量的分析  55-57
  4.5 本章小结  57-58
第五章高能球磨对纯钒电化学性能的影响  58-75
  5.1 纯钒球磨的放电性能  58-62
  5.2 加Ni 球磨的放电性能  62-67
    5.2.1 Ni 粉添加量的影响  62-64
    5.2.2 球磨时间的影响  64-67
  5.3 加Cu 球磨的放电性能  67-71
  5.4 加Pd 球磨的放电性能  71-74
  5.5 本章小结  74-75
第六章钒基固溶体型贮氢合金的电化学性能  75-104
  6.1 V_(20)Ti_(30)Cr_(50)合金的电化学性能  75-84
    6.1.1 合金结构与固相吸氢性能  75-76
    6.1.2 未处理的合金的放电性能  76-79
    6.1.3 加钯球磨后合金的放电性能  79-82
    6.1.4 加镍球磨后合金的放电性能  82-84
  6.2 V_(68)Ti_(20)Cr_(12)合金的电化学性能  84-93
    6.2.1 固相吸氢性能  84
    6.2.2 未处理的合金的放电性能  84-87
    6.2.3 加钯球磨后合金的放电性能  87-91
    6.2.4 加镍球磨后合金的放电性能  91-93
  6.3 V_(55)Ti_(22.5)Cr_(16.1)Fe_(6.4)合金的电化学性能  93-103
    6.3.1 合金结构与固相吸氢性能  93-95
    6.3.2 未处理的合金的放电性能  95-97
    6.3.3 加钯球磨后合金的放电性能  97-100
    6.3.4 加镍球磨后合金的放电性能  100-103
  6.4 本章小结  103-104
第七章结论及下一步研究建议  104-107
  7.1 关于钒基固溶体型贮氢合金本身的电化学性能  104
  7.2 关于高能球磨对钒基固溶体型贮氢电化学性能的影响  104-105
  7.3 存在问题及下一步研究建议  105-107
参考文献  107-110
作者在读期间科研成果简介  110-112
致谢  112

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