学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

合金化元素及化学计量比组成对La-Mg-Ni系储氢合金电化学性能的影响

作　者: 汪建义
导　师: 罗永春
学　校: 兰州理工大学
专　业: 材料学
关键词: 储氢合金 合金化元素 微观组织 化学计量比 电化学性能
分类号: TG139.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 67次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


本文首先综述了国内外有关La-Mg-Ni系储氢合金研究进展情况,并在此基础上,确定以La-Mg-Ni系ABn（n=3.0,3.3,3.5,3.7）型储氢合金为研究对象,运用XRD、EPMA、SEM等材料研究方法和电化学测试方法对合金进行微观组织与电化学性能的研究。重点考察了合金化元素及不同化学计量比对低Mg储氢合金的微观组织以及电化学性能的影响规律。以感应熔炼制得的La0.63Gd0.2Mg0.17Ni3-xCo0.3Alx（x= 0、0.1、0.2、0.3、0.4）合金为研究对象,系统考察了元素Al部分替代Ni对合金微观组织及电化学性能的影响。结果表明,合金La0.63Gd0.2Mg0.17Ni3.0-xCo0.3Alx退火组织主要由Ce2Ni7型相（或Gd2Co7型）、PuNi3型相和CaCu5型相组成;Al元素的替代对合金的相组成没有太大影响,但相含量发生变化,随着Al元素替代量的增加使合金中CaCu5型相明显增多,Ce2Ni7型（或Gd2Co7型）相显著减少,且出现少量杂相。电化学测试和分析表明,元素Al替代Ni后对合金电极活化性能影响不大,各合金均经一二次循环达到最高容量;合金电极的放电容量最高达到371.1 mAh/g;元素Al替代Ni后合金电极的循环稳定性得到一定程度提高,充放电循环100次后容量保持率（S100）可达92%。此外,元素Al替代Ni后合金电极的高倍率放电性能降低。在此基础上,以AB3.5型合金为研究对象。重点考察Y、Mn元素分别替代La和Ni对低Mg含量合金La0.63-xYxGd0.2Mg0.17Ni3.1-2XMn2xCo0.3Al0.1（x=0.1、0.2、0.3、0.4、0.5）微观组织以及电化学性能的影响规律。结果表明:该系列合金基本为多相组织,合金均由Ce2Ni7 /Gd2Co7、Pr5Co19、PuNi3和CaCu5及少量的杂相等多相组成,其中CaCu5型相含量较低。与La0.63Gd0.2Mg0.17Ni3.1Co0.3Al0.1合金相比,该系列合金中Pr5Co19和PuNi3型相明显增多。同时,合金电极表现出一般的电化学性能,最大放电容量达到392.7mAh/g,S100为84.76%。电化学测试表明,合金电极的放电容量及S100先升高后降低。此外,当Y、Mn元素替代量X<0.3时合金电极表现出较好的高倍率放电性能,HRD900达到82.6%。最后以ABx（x=3.0、3.5、3.7）型合金为对象,研究了不同退火时间对合金电化学性能影响。结果表明:热处理对合金电极电化学性能有很大的影响,其中3.5、3.7型合金最大放电容量都随热处理时间的延长而增加,最高达397.8mAh/g;合金电极的循环稳定性得到改善,尤其以AB3.7型合金最好,循环100次容量保持率S100高达94.86%。

全文目录


摘要  8-9
Abstract  9-11
第一章 文献综述  11-29
  1.1 引言  11-13
  1.2 MH-Ni 电池的工作原理  13-14
  1.3 贮氢合金基本性质  14-17
    1.3.1 贮氢合金中氢的位置  14-15
    1.3.2 贮氢合金的吸氢反应机理  15
    1.3.3 贮氢合金的化学和热力学原理  15-16
    1.3.4 贮氢合金电极的失效机理  16-17
  1.4 储氢合金电极研究现状  17-18
  1.5 La-Ni 相图  18-19
  1.6 AB_x(x=2~5)合金晶体结构  19-23
  1.7 La-Mg-Ni 系储氢合金的国内外研究现状  23-27
    1.7.1 La-Mg-Ni 系储氢合金的研究进展  23-24
    1.7.2 Mg 元素对La-Mg-Ni 系储氢合金的影响研究  24
    1.7.3 La-Mg-Ni 系储氢合金的合金化研究  24-26
    1.7.4 相组成与相结构对La-Mg-Ni 系储氢合金的影响研究  26-27
  1.8 本文的研究思路及主要研究内容  27-29
第二章 实验方法  29-36
  2.1 合金的成分设计及样品制备  29-31
    2.1.1 合金成分设计  29
    2.1.2 合金样品制备  29-30
    2.1.3 合金退火  30-31
  2.2 储氢合金的组织结构分析  31-33
    2.2.1 合金相结构分析  31-32
    2.2.2 合金微观组织分析  32-33
  2.3 合金的电化学测试  33-36
    2.3.1 合金氢化物电极的制备  33
    2.3.2 电化学测试装置  33-34
    2.3.3 电化学性能测试方法  34-36
第三章 Al 部分替代Ni 后对低镁合金La_(0.63)Gd_(0.2)Mg_(0.17)(NiCoAl)_(3.3) 的微观组织以及电化学性能的影响  36-44
  3.1 合金微观组织  37-39
  3.2 合金电化学性能  39-40
    3.2.1 活化及最大放电容量  39
    3.2.2 合金电极循环稳定性  39-40
    3.2.3 高倍率放电性能  40
  3.3 合金电极动力学性能  40-43
    3.3.1 合金电极交换电流密度和电化学阻抗  42-43
  3.4 本章小结  43-44
第四章 Y、Mn 元素分别替代部分La 和Ni 对低Mg 含量合金La_(0.63)Gd_(0.2)Mg_(0.17)Ni_(3.1)Co_(0.3)A1_(0.1)的AB_(3.5) 型合金微观组织以及电化学性能的影响  44-51
  4.1 合金的微观组织  44-46
  4.2 合金的电化学性能  46-48
    4.2.1 活化性能及最大放电容量  46-47
    4.2.2 合金电极循环稳定性  47-48
  4.3 合金电极的动力学性能  48-50
    4.3.1 高倍率放电性能  48-49
    4.3.2 合金电极交换电流密度  49-50
  4.4 本章小结  50-51
第五章 热处理对不同化学计量比的AB_x(x=3.0、3.5、3.7)型合金微观组织及电化学性能的影响研究  51-66
  5.1 合金的相结构  52-59
  5.2 合金的电化学性能  59-63
    5.2.1 活化性能及最大放电容量  59-61
    5.2.2 合金电极循环稳定性  61-63
  5.3 高倍率放电性能  63-65
  5.4 结论  65-66
总结与展望  66-69
  本文结论  66-67
  工作展望及研究建议  67-69
参考文献  69-76
致谢  76-77
附录 A 攻读学位期间所发表的学术论文目录  77

相似论文

  1. 新型银基无镉中温钎料组织性能的研究,TG425.2
  2. LSGM电解质薄膜制备与电化学性能研究,TM911.4
  3. 轧制Mg-Zn-Ce-Zr（Mn）合金微观组织及力学性能研究,TG339
  4. 模拟月球环境温度下的镁合金显微组织与力学性能研究,TG146.22
  5. 高性能低成本铝基复合材料制备技术研究,TB331
  6. 异种镁合金AZ31与NZ30K激光焊接的研究,TG456.7
  7. 船用E级钢三丝GMAW对接焊工艺研究,TG457.11
  8. Mg-Ni-La块体金属玻璃体系的晶化和储氢性能研究,TG139.8
  9. 液态模锻过共晶铝硅合金组织及性能,TG319
  10. Al-Si-Cu-Nd铸造铝合金的微观组织及疲劳性能,TG136.1
  11. 高强电场作用下金属材料电热效应的研究,TG111
  12. 近化学计量比铌酸锂晶体生长及准相位匹配器件研究,O437.4
  13. 电化学共沉积ZnSe薄膜材料及抑氢机理研究,TB43
  14. Sip/Al电子封装材料制备工艺及性能研究,TN04
  15. 机械合金化制备非化学计量比CrN_x及其烧结特性的研究,TF124.5
  16. 6082Al-Mg-Si合金氩弧焊焊接接头力学性能与微观组织研究,TG407
  17. 稀土元素对AB_n（n=3.3，3.5）型储氢合金相结构和电化学性能的影响研究,TG139.7
  18. 工业纯铝凝固时铁硅杂质相的电磁效应,TG111.4
  19. VO_x/CNT纳米复合材料的制备和结构性能研究,TB383.1
  20. 正极薄膜材料LiNi_（0.5）Mn_（0.5）O_2的溶胶凝胶旋涂法制备及性能研究,O614.111
  21. A7N01铝合金焊接接头的组织及力学性能,TG407

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
© 2012 www.xueweilunwen.com