论文部分内容阅读
本文采用高温熔炼法制备了La2Mg17母合金锭,并通过球磨方法将不同质量比的Ni粉加入到母合金中。首先,通过L9(34)正交试验考察了球磨参数对La2Mg17-50wt.%Ni合金的吸放氢和电化学性能的影响,并确定了最优组合为:球磨时间为80h、球磨转速为350rpm、球料比为40:1和过程控制剂为Ar气氛。在此最优球磨参数的基础上,着重考察了加入Ni粉对La2Mg17合金的相结构、微观形貌以及气态储氢性能和电化学性能的影响,并对其影响作用机理做了初步探讨。在La2Mg17-50,200wt.%Ni中加入纳米CeO2,考察其对气态吸氢和放氢过程中对最大吸氢量、吸氢动力学、放氢温度以及放氢反应活化能的作用。另外,纳米CeO2对La2Mg17-200wt.%Ni合金的电化学和动力学性能的影响也进行了分析。在La2Mg17合金中加入50、100、150和200wt.%Ni粉均使合金颗粒细化,出现非晶/纳米晶化现象,且随着Ni添加量的增加而加剧。确定了La2Mg17-50wt.%Ni的最佳的吸氢条件300℃,3MPa氢压下最大吸氢量达到5.130wt.%,在1min内可完成最大吸氢量的88.30%。PCT测试表明加入50wt.%Ni后,使La2Mg17的生成焓从-26.2kJ/mol降低至-21.08kJ/mol。DSC测试和Kissinger方程的计算可知,50wt.%Ni使La2Mg17合金的放氢温度从337.39℃降至242.39℃,降幅95℃;活化能也从370.26kJ/mol降至93.28kJ/mol。加入200wt.%Ni粉后La2Mg17合金的最大放电容量从18.10mAh/g提高到980.70mAh/g,提高了54倍。当Ni的含量较少时以合金体相内扩散为控速步骤。当Ni的含量较多时以合金表面扩散和体相内扩散联合控速。纳米CeO2加入后,使La2Mg17-50wt.%Ni合金的最佳吸氢温度从300℃降低到200℃,最大吸氢量从5.130wt.%提高到5.409wt.%。放氢性能结果表明,加入CeO2后,使La2Mg17.50wt.%Ni合金的放氢温度降低10℃,放氢活化能降低5kJ/mol左右。La2Mg17-200wt.%Ni中加入1.0wt.%CeO2合金时,最大放电容量从980.7提高至1182.OmAh/g.其合金表面电荷迁移速度和体相内扩散速率均最快。