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Ti-Zr-Ni基合金的制备及电化学贮氢性能的研究

作　者: 白晓波
导　师: 赵东江
学　校: 黑龙江大学
专　业: 无机化学
关键词: 准晶 Ti-Zr-Ni基贮氢合金 电化学性能 动力学参数
分类号: TG139.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


准晶相合金中含有大量的四面体结构,使得准晶相合金在贮氢领域作为电极材料具有潜在的应用空间。Ti-Zr-Ni基准晶是过渡金属基准晶,具有优良的贮氢性能,如Ti45Zr38Ni17准晶态合金的贮氢量达到2.75%(重量比),远高于AB5型稀土贮氢合金的贮氢量,而且,Ti基贮氢合金具有较高的能量密度、易活化且成本低等优点。因此,被认为是最有开发前途的新型贮氢材料。本文系统地研究了TixZr75-xNi25(x=30,35,40,45,50)系列合金和Ti45Zr35Ni20-xMx(M=Cr或Mn；x=0,1)系列合金的电化学贮氢性能并测定了电极反应动力学参数。采用真空急冷法制备了TixZr75-xNi25(x=30,35,40,45,50)系列合金,X射线衍射法分析表明,合金中均含有准晶相结构。合金组成比例的不同,对合金电极的活化性能、快速放电能力、循环充放电性能和电荷保持能力均有不同程度的影响。同时,动力学研究表明,TixZr75-xNi25(x=30,35,40,45,50)系列合金的氢扩散系数、交换电流密度也随着合金比例的变化而呈规律性变化,说明合金中各组分比对合金电极的贮氢性能有影响。对Ti45Zr35Ni20-xMx(M=Cr或Mn；x=0,1)系列合金进行X射线衍射分析表明,该系列合金中也含有准晶相结构,且添加不同元素合金中准晶的含量也不同。电化学研究表明,添加元素对合金电极的活化性能、快速放电能力、循环充放电性能和电荷保持能力也有一定程度的影响,而Ti45Zr35Ni20-xMx(M=Cr或Mn；x=0,1)系列合金中氢的扩散系数及电极反应交换电流密度差别不大。

全文目录


中文摘要  2-3
Abstract  3-7
第1章 文献综述  7-17
  1.1 贮氢合金概述  7-11
    1.1.1 贮氢合金  7-8
    1.1.2 贮氢原理  8-10
    1.1.3 贮氢合金的应用  10-11
  1.2 新型贮氢合金  11-13
    1.2.1 稀土-镁系贮氢合金  11-12
    1.2.2 钒基固溶体贮氢合金  12
    1.2.3 准晶态贮氢合金  12-13
  1.3 Ti-Zr-Ni基准晶态贮氢合金  13-16
    1.3.1 Ti-Zr-Ni基准晶态合金的制备方法  13-14
    1.3.2 Ti-Zr-Ni基准晶态合金的贮氢性能  14-16
    1.3.3 Ti-Zr-Ni基准晶合金作为贮氢电极存在的问题  16
  1.4 本论文的主要研究内容  16-17
第2章 实验部分  17-20
  2.1 仪器及试剂  17
    2.1.1 主要化学试剂  17
    2.1.2 主要仪器  17
  2.2 Ti-Zr-Ni基合金的制备  17-18
  2.3 电极的制备与性能测试  18
    2.3.1 贮氢合金电极的制备  18
    2.3.2 电极性能的测试  18
  2.4 动力学参数测试  18-19
  2.5 物理表征  19-20
第3章 结果与讨论  20-47
  3.1 Ti-Zr-Ni基合金相结构的测定  20-21
    3.1.1 Ti_xZr_(75-x)Ni_(25)合金  20
    3.1.2 Ti45Zr35Ni20-xMx合金  20-21
  3.2 Ti-Zr-Ni基合金的电化学贮氢性能  21-30
    3.2.1 活化性能和最大放电容量  21-22
    3.2.2 放电性能  22-25
    3.2.3 放电过电位  25-26
    3.2.4 电荷保持能力  26-27
    3.2.5 循环充放电性能  27-28
    3.2.6 Ti_xZr_(75-x)Ni_(25)合金的温度特性  28-30
  3.3 Ti-Zr-Ni基合金电极性能衰减原因的分析  30-32
  3.4 Ti-Zr-Ni基合金电极的循环伏安研究  32-36
    3.4.1 循环伏安曲线的测定  32-34
    3.4.2 电极反应机理的研究  34-36
  3.5 Ti-Zr-Ni基合金电极的动力学参数测定  36-41
    3.5.1 电位阶跃法测定氢在合金中的扩散系数  36-38
    3.5.2 电流阶跃法测定交换电流密度  38-41
  3.6 Ti-Zr-Ni基合金电极的交流阻抗研究  41-47
    3.6.1 Ti_xZr_(75-x)Ni_(25)系列合金的交流阻抗研究  42-44
    3.6.2 Ti_(45)Zr_(35)Ni_(20-x)M_x系列合金的交流阻抗研究  44-47
结论  47-48
参考文献  48-55
致谢  55-56

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中图分类: > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 金属学与热处理 > 合金学与各种性质合金 > 其他特种性质合金 > 储氢合金
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