【摘 要】
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新型Sm-Mg-Ni系贮氢合金因为具有较大的贮氢容量、吸放氢循环稳定性和较高的吸氢平台而得到了众多研究人员的广泛关注,但是目前对于高压型Sm-Mg-Ni系合金的研究进展报道少之又少,提高贮氢合金的吸/放氢循环稳定性不仅有利于合金贮氢性能的提升,也会显著改善贮氢材料的应用范围,从而推动贮氢材料快速走向实际生产和应用。本文通过粉末烧结法制备了AB3和A2B7型Sm-Mg-Ni基贮氢合金,系统研究了两种
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新型Sm-Mg-Ni系贮氢合金因为具有较大的贮氢容量、吸放氢循环稳定性和较高的吸氢平台而得到了众多研究人员的广泛关注,但是目前对于高压型Sm-Mg-Ni系合金的研究进展报道少之又少,提高贮氢合金的吸/放氢循环稳定性不仅有利于合金贮氢性能的提升,也会显著改善贮氢材料的应用范围,从而推动贮氢材料快速走向实际生产和应用。本文通过粉末烧结法制备了AB3和A2B7型Sm-Mg-Ni基贮氢合金,系统研究了两种堆垛类型合金的相结构以及储氢特性,并通过感应熔炼法进一步获得了具有A5B19型相结构的Sm-Mg-Ni-Co-Al基贮氢合金,并对合金的相结构、储氢性能和吸/放氢循环等性能进行了研究。通过粉末烧结法制备了PuNi3型Sm0.68Mg0.32Ni2.53和Gd2Co7型Sm0.80Mg0.20Ni2.95超堆垛型贮氢合金。研究发现,两种单相合金在298 K、3 MPa的H2氛围下均在第一圈达到完全活化,Pu Ni3型Sm0.68Mg0.32Ni2.53经25 min可吸收1.41 wt.%H2,Gd2Co7型Sm0.80Mg0.20Ni2.95合金经35 min可吸收1.53 wt.%的H2;在第五圈吸放氢过程中,两种单相合金均可在4 min内达到最大吸氢量。两种单相合金在经历20圈吸放氢循环之后合金的吸氢容量保持率分别为96.2%和99.2%。Gd2Co7型Sm0.80Mg0.20Ni2.95合金在吸/放氢过程中的反应焓变分别为-18.86 k J/mol和23.66 k J/mol,远远小于单相Pu Ni3型Sm0.68Mg0.32Ni2.53合金的吸/放氢反应过程焓变,分别为-10.92 k J/mol和6.02k J/mol。通过感应熔炼法结合退火处理得到了Sm0.8Mg0.2Ni3.7Co0.11Al0.06合金,这种合金不但具有优良的活化性能以及较好的贮氢性能,还具有优良的吸放氢循环稳定性。研究发现,合金中主要含有Ce5Co19、Ce2Ni7以及Gd2Co7三种相结构,在298 K、8 MPa条件下经10 min便能达到活化状态,活化最大吸氢量为1.60 wt.%;经过25周吸放氢循环后,合金的吸氢速率明显增快,同样条件下只需1.5 min便能达到1.29 wt.%的吸氢量;合金在经历50周吸/放氢循环后,合金的吸氢容量保持率仍然可以达到87.8%。
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