学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

电沉积La-Mg-Ni合金研究

作　者: 李正元
导　师: 于锦；孙硕
学　校: 沈阳工业大学
专　业: 应用化学
关键词: La-Mg-Ni合金膜储氢材料电沉积析氢
分类号: TG139.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 38次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

储氢合金材料不仅有效地改善了镍氢电池的性能,而且其应用领域也在不断扩大,如何进一步提高镍氢电池的容量,使之满足生产生活的需求就变得非常紧迫。大量的研究表明,在传统的Ni/MH电池的阴极材料基础上加入稀土元素,可使电池容量更高,寿命更长,使用成本更低。其中La-Mg-Ni系储氢合金材料,因其储氢容量高,活化性能好,作为Ni/MH电池的阴极材料,具有很好的开发应用前景。目前制备La-Mg-Ni系储氢合金材料的主要方法有熔炼法、机械化合金法以及烧结法等,这些方法设备复杂,成本较高,且只能获得粉末状和块状的合金材料,而电沉积法具有设备简单,能直接成膜作为电极使用等优点。本文在对国内外稀土系储氢合金研究基础上,分别在乙酰胺、脲和溴化钠的体系中采用熔盐恒电位沉积法;在水溶液中采用恒电位、恒电流和脉冲等方法制备了La-Mg-Ni合金膜。应用循环伏安（CV）、Tafel极化曲线和交流阻抗（EIS）等方法研究了合金膜的电化学性能,通过扫描电镜（SEM）、能谱（EDS）以及X射线衍射（XRD）等研究了沉积层的表面形貌、组成和结构。研究结果表明:从电沉积合金薄膜的XRD图谱中可以看出,电沉积的合金薄膜有较强的LaMg2Ni9特征峰;熔盐电沉积中,随着阴极电位负移的增大,镧和镁的含量增加,合金膜的表面越来越平整,储氢性能逐步增强;当沉积电位为^-1.0V时,合金膜表面的表观活化自由能最小(△G≠=22.51kJ·mol^-1),说明具有很高的析氢活性,在EIS中的吸附程度Q为7.98μF·cm^-2,表明其具有很高的储氢能力。在水溶液中进行恒电位电沉积时,在合金膜还原峰值电位附近,随着阴极电位负移的增大以及沉积电流的增加,合金膜表面裂纹增大;当沉积电位负于-0.5V时,合金膜上有单独的镍被还原出来;当沉积电位为-0.7V时的,合金膜表面的表观活化自由能最小( G≠=22.25 kJ·mol^-1),说明具有很高的析氢活性。在水溶液中采用恒电流法制备La-Mg-Ni合金膜时,当沉积电流密度为30A·dm^-2时沉积出的薄膜的表观活化自由能最低为31.88 kJ·mol^-1,说明其良好的析氢活性。当在水溶液中进行脉冲电沉积时,平均电流密度为33A·dm^-2,占空比为25%,频率为150Hz时所获合金膜较为致密,循环储氢最好,其G≠=23.15 kJ·mol^-1,Q值达到8.08μF·cm^-2。

全文目录

摘要  5-7
Abstract  7-12
第一章绪论  12-20
  1.1 稀土元素  12
  1.2 稀土的应用  12-14
  1.3 稀土储氢合金  14-16
    1.3.1 储氢合金的发展  14
    1.3.2 储氢合金在电池中的应用  14-15
    1.3.3 电化学储氢原理  15-16
  1.4 稀土-Mg-Ni 系储氢合金  16-17
    1.4.1 稀土-Mg-Ni 系储氢合金的结构  16
    1.4.2 稀土-Mg-Ni 系储氢合金的电化学性能  16-17
  1.5 稀土合金薄膜的制备方法  17-19
    1.5.1 气相沉积法  17-18
    1.5.2 电沉积法  18-19
  1.6 课题研究的意义及内容  19-20
第二章实验部分  20-26
  2.1 实验药品和实验仪器  20-21
    2.1.1 实验药品  20
    2.1.2 实验设备仪器  20-21
  2.2 实验方法  21-23
    2.2.1 试样的制备  21
    2.2.2 低温熔盐电沉积稀土合金膜  21-22
    2.2.3 水溶液中电沉积稀土合金膜  22-23
  2.3 合金膜的电化学测试  23-24
    2.3.1 循环伏安（CV）  23
    2.3.2 Tafel 极化曲线  23-24
    2.3.3 交流阻抗（EIS）  24
  2.4 合金膜的表征  24-26
    2.4.1 扫描电子显微镜（SEM）  24-25
    2.4.2 能谱（EDS）  25
    2.4.3 X 射线衍射（XRD）  25-26
第三章恒电位法制备La-Mg-Ni 合金膜  26-43
  3.1 低温熔盐中电沉积制备La-Mg-Ni 合金膜  26-35
    3.1.1 Cu 电极在本体熔体中分别加入镧镁镍后的循环伏安  26-29
    3.1.2 合金膜的Tafel 极化曲线  29-30
    3.1.3 合金膜的交流阻抗  30-33
    3.1.4 合金膜表面形貌及结构  33-35
  3.2 水溶液中电沉积制备La-Mg-Ni 三元合金膜  35-43
    3.2.1 水溶液中铜电极上La、Mg、Ni 的循环伏安曲线  35-36
    3.2.2 合金膜的Tafel 极化曲线  36-38
    3.2.3 合金膜交流阻抗测试  38-40
    3.2.4 合金膜在1mol·L~(-1) NaOH 溶液中的循环伏安曲线  40-41
    3.2.5 合金膜表面形貌及结构  41-43
第四章恒电流法制备La-Mg-Ni 合金膜  43-48
  4.1 恒电流沉积的合金膜的电化学性能  43-45
    4.1.1 恒电流沉积的合金膜的Tafel 极化曲线  43-44
    4.1.2 恒电流沉积的合金膜的交流阻抗  44
    4.1.3 恒电流沉积的合金膜的循环伏安  44-45
  4.2 恒电流沉积的合金膜的表面形貌及结构  45-48
第五章脉冲电沉积La-Mg-Ni 合金膜  48-63
  5.1 脉冲频率对合金膜析氢性能的影响  48-53
    5.1.1 不同脉冲频率所获合金膜的极化曲线  48-49
    5.1.2 不同脉冲频率所获合金膜的交流阻抗图谱  49-50
    5.1.3 不同频率时所获合金膜的循环伏安特性  50
    5.1.4 不同频率时所获合金膜的表面形貌及结构  50-53
  5.2 平均电流密度对合金膜析氢性能的影响  53-58
    5.2.1 不同平均电流密度所获的合金膜的极化曲线  53-54
    5.2.2 不同平均电流密度所获合金膜的交流阻抗  54-55
    5.2.3 不同平均电流密度所获合金膜的循环伏安  55-56
    5.2.4 不同平均电流密度所获合金膜的表面形貌及结构  56-58
  5.3 脉冲占空比对合金膜析氢性能的影响  58-63
    5.3.1 不同脉冲占空比下所获的合金膜的极化曲线  58-59
    5.3.2 不同脉冲占空比下所获的合金膜的交流阻抗  59-60
    5.3.3 不同脉冲占空比下所获的合金膜的循环伏安  60
    5.3.4 不同脉冲占空比下所获的合金膜的表面形貌及其结构  60-63
第六章水溶液中电沉积La-Mg-Ni 工艺对比  63-68
  6.1 不同工艺获得合金膜的电化学性能  63-65
    6.1.1 不同工艺获得合金膜的Tafel 极化曲线  63-64
    6.1.2 不同工艺获得合金膜的交流阻抗  64
    6.1.3 不同工艺获得合金膜的循环伏安  64-65
  6.2 不同工艺获得合金膜的表面形貌及结构  65-68
    6.2.1 不同工艺获得合金膜的表面形貌  65-66
    6.2.2 不同工艺获得合金膜的X 射线衍射  66-68
第七章结论  68-69
参考文献  69-72
在学研究成果  72-73
致谢  73

电沉积La-Mg-Ni合金研究

内容摘要

全文目录

相似论文