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Sm_(5)(Ni,Co,Mn,Al)_(19)退火态合金的储氢和电化学性能
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作者 靳添福 雷鸣 +2 位作者 张乾坤 马哲文 罗永春 《中国有色金属学报》 北大核心 2026年第1期253-268,共16页
采用真空电弧熔炼和热处理制备了稀土-镍系Sm_(5)(Ni,Co,Mn,Al)_(19)储氢合金,研究了退火温度对新型A_(5)B_(19)型SmNi_(3.33)Mn_(0.17)Co_(0.2)Al_(0.1)超点阵结构退火合金的相结构及其储氢与电化学性能的影响。结果表明,退火合金组织... 采用真空电弧熔炼和热处理制备了稀土-镍系Sm_(5)(Ni,Co,Mn,Al)_(19)储氢合金,研究了退火温度对新型A_(5)B_(19)型SmNi_(3.33)Mn_(0.17)Co_(0.2)Al_(0.1)超点阵结构退火合金的相结构及其储氢与电化学性能的影响。结果表明,退火合金组织主要由2H-Ce_(2)Ni_(7)型主相与少量3R-Ce_(5)Co_(19)型、CaCu_(5)型和PuNi_(3)型等相组成。退火合金的放氢PCT曲线平台压为0.0156~0.0461 MPa,其氢化物生成焓ΔH^(Θ)为-35.48~-36.40 kJ/mol,最大可逆吸氢量达1.358%。随着退火温度的升高,合金电极的放电容量(326~377 mA·h/g)和高倍率放电性能ρ值呈现先增加后减小的变化趋势。当退火温度≥1253 K时,合金电极的循环稳定性S_(100)≥95.8%,其中1273 K退火的合金具有最大放电容量(377 mA·h/g)和优异的循环稳定性(S_(100)=96.5%),在900 mA/g和1800 mA/g放电电流密度下的高倍率放电性能ρ值分别为85.1%和56.4%,表现出良好的综合电化学性能。 展开更多
关键词 镍/金属氢化物电池 Sm-Ni系A_(5)B_(19)型超点阵结构储氢合金 热处理 相结构 储氢 电化学性能
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低温低压条件下储氢合金氢化反应的节能策略
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作者 闫雷 《能源与节能》 2026年第2期102-104,135,共4页
针对固态化学储氢技术在低温低压场景下吸放氢能耗高、动力学迟缓的瓶颈问题,以典型TiFe基储氢合金为研究对象,结合热力学-动力学耦合分析,系统探讨合金成分优化、微观结构调控及反应环境协同等节能策略,通过实验验证与机制解析,为低能... 针对固态化学储氢技术在低温低压场景下吸放氢能耗高、动力学迟缓的瓶颈问题,以典型TiFe基储氢合金为研究对象,结合热力学-动力学耦合分析,系统探讨合金成分优化、微观结构调控及反应环境协同等节能策略,通过实验验证与机制解析,为低能耗固态储氢技术的工程应用提供参考。 展开更多
关键词 固态储氢技术 氢化反应 TiFe基合金 低温低压
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基于机器学习的储氢合金设计与优化:挑战与前景
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作者 李超杰 顾鹏 +2 位作者 苗俊军 马传明 陈庆军 《大型铸锻件》 2026年第1期14-21,共8页
氢能作为清洁高效的二次能源,被认为是实现能源转型和“双碳”目标的重要途径,但氢气的高效、安全储存仍是应用中的关键挑战。固态储氢合金因容量高、安全性好而受到广泛关注,其中TiFe、AB 2、BCC及Mg基合金是最具代表性的体系。近年来... 氢能作为清洁高效的二次能源,被认为是实现能源转型和“双碳”目标的重要途径,但氢气的高效、安全储存仍是应用中的关键挑战。固态储氢合金因容量高、安全性好而受到广泛关注,其中TiFe、AB 2、BCC及Mg基合金是最具代表性的体系。近年来,机器学习作为高效的数据驱动工具,已逐步应用于储氢合金研究,在容量预测、氢化焓调控和平台压力评估等方面取得进展。本文系统综述了机器学习在不同储氢合金体系中的应用,总结了模型及其优势,并指出当前仍存在数据库有限、特征不统一和实验验证不足等问题。在此基础上,对未来研究方向进行展望,为高性能储氢合金的设计与开发提供参考。 展开更多
关键词 机器学习 储氢合金 性能预测 材料设计
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汽车电池用RE-Mg-Ni储氢合金的制备工艺与电化学性能 被引量:1
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作者 王晨 和豪涛 张昊 《稀土》 北大核心 2025年第1期47-56,共10页
采用真空感应熔炼的方法制备了(LaEr)_(0.84)Mg_(0.16)(NiZrAl)_(3.36)储氢合金,研究了熔炼功率和熔炼时间对储氢合金成分、相结构和电化学性能的影响。结果表明,储氢合金熔炼过程中,Mg、La和Er元素都有不同程度烧损,且较小熔炼功率下M... 采用真空感应熔炼的方法制备了(LaEr)_(0.84)Mg_(0.16)(NiZrAl)_(3.36)储氢合金,研究了熔炼功率和熔炼时间对储氢合金成分、相结构和电化学性能的影响。结果表明,储氢合金熔炼过程中,Mg、La和Er元素都有不同程度烧损,且较小熔炼功率下Mg元素烧损较轻。随着熔炼功率增加,储氢合金中A侧元素(La、Er和Mg)含量逐渐减小,而B侧元素(Ni、Zr和Al)含量逐渐增大;随着熔炼时间延长,储氢合金中除Mg元素含量逐渐减小外,其他元素含量变化不大。不同熔炼工艺下,储氢合金都主要由(La, Mg)_(2)Ni_(7)相、(La, Mg)_(5)Ni_(19)相和LaNi_(5)相组成;当熔炼功率从8 kW增加至12 kW,(La, Mg)_(2)Ni_(7)相含量逐渐减小、(La, Mg)_(5)Ni_(19)相和LaNi_(5)相含量逐渐增加,活化次数、最大放电容量都先增后减,循环寿命逐渐降低;当熔炼时间从2 min增加至5 min, LaNi_(5)相含量先减少后增大、(La, Mg)_(2)Ni_(7)相含量先增大后减少,最大放电容量和循环寿命先增后减。适宜的熔炼工艺为:熔炼功率8 kW、熔炼时间3 min,此时储氢合金具有最大放电容量和循环寿命,活化次数为4次。 展开更多
关键词 熔炼功率 熔炼时间 储氢合金 相结构 电化学性能
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In元素添加对RE-Mg基储氢合金吸放氢性能的影响 被引量:1
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作者 张欣 侯振宇 +4 位作者 盛鹏 徐立红 张羊换 赵栋梁 郭世海 《金属功能材料》 2025年第5期109-119,共11页
为了提高Mg基合金的吸放氢速率以及降低Mg-H的稳定性,同时保证合金的高储氢容量,在Mg基合金中引入稀土元素La、Y,加入过渡金属Ni元素,同时加入In元素来提升合金的吸放氢性能。将加入In元素的合金通过快淬工艺得到非晶-纳米晶合金,并对... 为了提高Mg基合金的吸放氢速率以及降低Mg-H的稳定性,同时保证合金的高储氢容量,在Mg基合金中引入稀土元素La、Y,加入过渡金属Ni元素,同时加入In元素来提升合金的吸放氢性能。将加入In元素的合金通过快淬工艺得到非晶-纳米晶合金,并对快淬合金在400℃进行4 h的退火,通过不同工艺提升合金的吸放氢性能。对Mg_(90)La_(2)Y_(2)Ni_(6)和不同工艺下Mg_(90)La_(2)Y_(2)Ni_(4.8)In_(1.2)合金与氢反应前后的相变和结构演变进行了表征。结果表明:快淬工艺可以使Mg_(90)La_(2)Y_(2)Ni_(4.8)In_(1.2)合金形成以非晶为主的非晶-纳米晶结构,而铸态Mg_(90)La_(2)Y_(2)Ni_(6)和Mg_(90)La_(2)Y_(2)Ni_(4.8)In_(1.2)以及退火Mg_(90)La_(2)Y_(2)Ni_(4.8)In_(1.2)合金试样中含有Mg、Mg_(2)Ni、La_(2)Mg_(17)、YNi_(3)相,In元素的加入分别与Mg和Mg_(2)Ni形成Mg(In)固溶体和Mg_(2)Ni(In)相,同时In元素的加入造成了Mg晶体的晶格收缩,与之相反Mg_(2)Ni晶体的晶格参数升高,引起晶格膨胀。晶化退火促使非晶相完全晶化,形成均匀的元素分布和细化的微观组织。新生晶粒和晶界为氢扩散提供了更多通道。吸放氢动力学测试结果表明:退火后Mg_(90)La_(2)Y_(2)Ni_(4.8)In_(1.2)合金在260~320℃具有最优吸氢容量,且在320℃下500 s内和260℃下1500 s内可以实现完全放氢,且放氢活化能降低至63.36 kJ/mol。 展开更多
关键词 Mg基合金 Mg(In)固溶体 非晶合金 晶化退火 吸放氢动力学
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金属氮氢化物储氢材料研究进展 被引量:1
6
作者 王新华 王书忠 +2 位作者 郑皓元 刘海镇 王利 《金属功能材料》 2025年第5期13-31,共19页
金属氮氢化物储氢体系,以Li-Mg-N-H为典型代表,凭借其出色的储氢容量、良好的吸放氢可逆性以及较为理想的热力学性能,被认为是当前最具应用潜力的固态储氢材料之一。然而,该体系面临的核心挑战在于其吸放氢反应的复杂性以及较高的动力... 金属氮氢化物储氢体系,以Li-Mg-N-H为典型代表,凭借其出色的储氢容量、良好的吸放氢可逆性以及较为理想的热力学性能,被认为是当前最具应用潜力的固态储氢材料之一。然而,该体系面临的核心挑战在于其吸放氢反应的复杂性以及较高的动力学能垒。本文系统综述了该体系的主要成分组成与储氢性能、性能优化手段(包括化学成分调控、纳米结构设计、催化改性)以及实际应用等方面的进展。在催化改性方面,重点介绍碱金属基化合物、金属硼氢化物、过渡金属及其化合物、稀土化合物、碳材料等催化剂的改性效果和作用机制。最后,探讨了该体系实际应用亟待解决的关键研究方向。 展开更多
关键词 储氢材料 金属氮氢化物 Li-Mg-N-H体系 储氢动力学 储氢热力学
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LaNi_(5)中C、H间隙原子间相互作用的第一性原理研究
7
作者 向鑫 杨飞龙 +2 位作者 胡立 宋雅琪 朱宏志 《中国材料进展》 北大核心 2025年第12期1162-1167,共6页
LaNi_(5)合金因其优良的综合性能,如吸氢容量大、吸/放氢快、平衡离解压适中等,在氢能及氢同位素工艺等领域得到了广泛的应用。然而,LaNi_(5)合金中间隙杂质如C、H等的相互作用机制尚不明确。采用第一性原理计算研究了LaNi_(5)中C、H间... LaNi_(5)合金因其优良的综合性能,如吸氢容量大、吸/放氢快、平衡离解压适中等,在氢能及氢同位素工艺等领域得到了广泛的应用。然而,LaNi_(5)合金中间隙杂质如C、H等的相互作用机制尚不明确。采用第一性原理计算研究了LaNi_(5)中C、H间隙原子的占位、形成能、迁移行为及二者间的相互影响。从形成能及原子构型来看,LaNi_(5)中C、H原子的稳定占位分别是2d和12n间隙位。因原子半径更小及更低的形成能和迁移势垒,LaNi_(5)中间隙H原子比间隙C原子更易形成和迁移。LaNi_(5)中C、H间隙原子间存在明显的相互作用。具体来讲,LaNi_(5)中的间隙C、H原子将分别因H、C原子的引入更易形成,但其迁移能力将变差。上述研究结果对LaNi_(5)合金中C杂质的提纯、控制及含C杂质气体形成机理的认识有重要的指导意义。 展开更多
关键词 LaNi_(5) 间隙原子 相互作用 第一性原理
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石墨片原位生长NiS_(2)催化剂的界面构筑及其对MgH_(2)储氢性能的优化
8
作者 马瑜飞 吴成章 +1 位作者 罗雯雯 徐畅 《功能材料》 北大核心 2026年第1期20-27,共8页
氢化镁(MgH_(2))因其高储氢容量和低成本被视为极具潜力的固态储氢材料,但其热力学稳定性高与动力学性能差的问题限制了实际应用。通过一步溶剂热法成功制备了石墨片负载的镍硫化物催化剂(NiS_(2)@xC),系统探究了不同石墨片添加量(0%、3... 氢化镁(MgH_(2))因其高储氢容量和低成本被视为极具潜力的固态储氢材料,但其热力学稳定性高与动力学性能差的问题限制了实际应用。通过一步溶剂热法成功制备了石墨片负载的镍硫化物催化剂(NiS_(2)@xC),系统探究了不同石墨片添加量(0%、3%、5%、10%(质量分数))对MgH_(2)储氢性能的影响。结果表明,石墨片的引入显著抑制了NiS_(2)颗粒的团聚,使其均匀分散并原位生长于石墨片表面,平均粒径由1.60μm降至200~500 nm,比表面积和活性位点数量显著增加。当石墨片添加量为3%(质量分数)时,MgH_(2)-NiS_(2)@3C复合材料展现出最优性能:起始放氢温度降为240℃,在300℃下10 min内释放6.50%(质量分数)的氢气,总放氢容量达6.70%(质量分数);吸氢性能方面,5 min内吸氢量为5.50%(质量分数)。过量石墨片(10%(质量分数))则会因物理屏蔽效应阻碍氢扩散,导致性能下降。通过SEM、XRD等表征手段揭示了石墨片负载对材料微观结构及催化机理的影响,证实适量石墨片通过抑制颗粒团聚、增加活性位点暴露和优化氢扩散通道,显著提升MgH_(2)的吸/放氢动力学,为高活性复合催化剂的理性设计提供了重要参考。 展开更多
关键词 储氢材料 氢化镁 石墨片负载 二硫化镍 储氢性能
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汽车电池负极用储氢合金的相结构与性能研究
9
作者 陈成春 李云琴 赵美琴 《无机盐工业》 北大核心 2025年第7期73-79,共7页
为了提升汽车电池负极用RENi_(3.2)Mn_(0.2)Al_(0.15)储氢合金(RE为复合稀土Y_(1-x)La_(x))的电化学性能,采用真空电弧熔炼法制备RENi_(3.2)Mn_(0.2)Al_(0.15)储氢合金,考察了稀土Y_(1-x)La_(x)复合添加及x值对储氢合金相结构、显微形... 为了提升汽车电池负极用RENi_(3.2)Mn_(0.2)Al_(0.15)储氢合金(RE为复合稀土Y_(1-x)La_(x))的电化学性能,采用真空电弧熔炼法制备RENi_(3.2)Mn_(0.2)Al_(0.15)储氢合金,考察了稀土Y_(1-x)La_(x)复合添加及x值对储氢合金相结构、显微形貌和电化学性能的影响。结果表明,RENi_(3.2)Mn_(0.2)Al_(0.15)储氢合金在x=0、0.15时由LaNi_(5)+Ce_(2)Ni_(7)型相组成,在x=0.25、0.33和0.50时由Ce_(5)Co_(19)+Ce_(2)Ni_(7)型相组成,在x=0.75和1.00时由PuNi_(3)+LaNi_(5)+Ce_(2)Ni_(7)型相组成。不同类型的物相在扫描电镜下呈现不同的衍射衬度,扫描电镜显微形貌观察结果与X射线衍射谱图测试结果保持一致。x=0~1.00时储氢合金的活化次数介于2~4次;随着x从0增加至1.00,储氢合金中Ce_(2)Ni_(7)型相丰度、放电容量和循环100次时的容量保持率(S100)先增大后减小,在x=0.33时取得Ce_(2)Ni_(7)型相丰度最大值(93.07%)、放电容量最大值(372.6 mA·h/g)和S_(100)最大值(89.01%),储氢合金的放电容量变化趋势与Ce_(2)Ni_(7)型相丰度变化趋势相同。储氢合金电极的腐蚀电流密度(i)与S_(100)负相关,表明储氢合金的耐腐蚀性能是影响循环性能的主要因素;储氢合金的氢扩散系数(D_(0))与高倍率放电性能(HRD_(900))正相关,表明储氢合金的高倍率放电性能由氢的扩散速率决定。 展开更多
关键词 电池负极 RENi_(3.2)Mn_(0.2)Al_(0.15) 储氢合金 相结构 电化学性能
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汽车电池用LaNdMgNiAl储氢合金的相结构与电化学性能
10
作者 李婧芳 王超 +1 位作者 赵学方 刘宇辰 《金属热处理》 北大核心 2025年第11期118-125,共8页
为提升汽车镍氢电池用La_(0.62)Nd_(0.15)Mg_(0.2)Ni_(3.48)Al_(0.12)储氢合金的电化学性能,对储氢合金进行了880~1010℃的退火处理,对比分析了Pr_(5)Co_(19)单相和AB_(4)单相结构储氢合金的相结构和电化学性能。结果表明,1000℃以下退... 为提升汽车镍氢电池用La_(0.62)Nd_(0.15)Mg_(0.2)Ni_(3.48)Al_(0.12)储氢合金的电化学性能,对储氢合金进行了880~1010℃的退火处理,对比分析了Pr_(5)Co_(19)单相和AB_(4)单相结构储氢合金的相结构和电化学性能。结果表明,1000℃以下退火态La_(0.62)Nd_(0.15)Mg_(0.2)Ni_(3.48)Al_(0.12)储氢合金由多相组成,当退火温度从1000℃升高至1010℃,储氢合金的物相由2H型Pr_(5)Co_(19)单相转变为3R型AB_(4)单相结构。随着放电电流密度增加,Pr_(5)Co_(19)单相结构储氢合金和AB_(4)单相结构储氢合金的放电容量都逐渐减小,AB_(4)单相结构储氢合金相较Pr_(5)Co_(19)单相结构储氢合金具有更好的循环稳定性、低温放电性能和高倍率放电性能。AB_(4)单相结构储氢合金的电荷转移速率和氢扩散速率高于Pr_(5)Co_(19)单相结构储氢合金,两种单相储氢合金的高倍率放电性能都由电荷转移速率和氢扩散速率共同决定。 展开更多
关键词 汽车电池 LaNdMgNiAl储氢合金 AB_(4)单相 Pr_(5)Co_(19)单相 相结构 电化学性能
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退火处理对La-Y-Ni系储氢合金相结构和电化学性能的影响
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作者 邓安强 谭周勋 +3 位作者 叶成欣 常浩 田野 张巍 《金属功能材料》 2025年第6期1-9,共9页
采用真空电弧熔炼炉的方法制备了La_(0.6)Y_(0.4)Ni_(3.75)Al_(0.15)Mn_(0.2)超晶格储氢合金,并在0.2 MPa氩气气氛下分别对合金进行900~1 050℃真空10 h退火处理,通过X射线衍射和电化学测试方法,研究了退火温度变化对合金结构及性能的... 采用真空电弧熔炼炉的方法制备了La_(0.6)Y_(0.4)Ni_(3.75)Al_(0.15)Mn_(0.2)超晶格储氢合金,并在0.2 MPa氩气气氛下分别对合金进行900~1 050℃真空10 h退火处理,通过X射线衍射和电化学测试方法,研究了退火温度变化对合金结构及性能的作用机制。结果表明:温度在900℃时,合金由A_(5)B_(19)型Pr_(5)Co_(19)和Ce_(5)Co_(19)相、AB_(5)型CaCu_(5)相组成;温度升至950℃时,CaCu_(5)相的相丰度(质量分数)由5%减少至2.5%,Ce_(5)Co_(19)和Pr_(5)Co_(19)相的相丰度(质量分数)分别由57.6%和37.5%增加至58.1%和39.4%,此时A_(5)B_(19)型相相丰度最大,占97.5%(质量分数);温度升至1 000℃时,CaCu_(5)相的相丰度增加至11%(质量分数);当温度继续升高至1 050℃时,Mn元素烧损过多,出现了A_(2)B_(7)型Ce_(2)Ni_(7)相。当退火温度为950℃时,A_(5)B_(19)型相含量达到峰值,此时合金展现出最佳的电化学特性,最大放电容量为318.5 mA·h/g,经过100次循环后容量保持率S_(100)为72.5%,在电流密度1 200 mA/g下的高倍率放电性能HRD_(1200)为77.6%。因此,通过退火处理对La-Y-Ni系合金相丰度进行调控,可显著改善其综合电化学性能。 展开更多
关键词 退火处理 La-Y-Ni系储氢合金 相结构 电化学性能
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镧镍系合金对氢化镁组织结构与储氢性能的影响及机理 被引量:2
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作者 刘宇 张健 +5 位作者 庞小通 周小杰 卢先正 陈小敏 李佳豪 彭平 《材料导报》 北大核心 2025年第8期134-139,共6页
采用真空熔炼法制备出La_(m)Ni_(n)合金,进而将其与MgH_(2)按照不同比例高能球磨,获得MgH_(2)-x%La_(m)Ni_(n)(x=5,10,15)储氢复合体系,并结合实验表征与第一性原理计算,系统研究了La_(m)Ni_(n)添加对MgH_(2)组织结构与储氢性能的影响... 采用真空熔炼法制备出La_(m)Ni_(n)合金,进而将其与MgH_(2)按照不同比例高能球磨,获得MgH_(2)-x%La_(m)Ni_(n)(x=5,10,15)储氢复合体系,并结合实验表征与第一性原理计算,系统研究了La_(m)Ni_(n)添加对MgH_(2)组织结构与储氢性能的影响及机理。结果表明,La_(m)Ni_(n)合金主要由LaNi5主相以及少量的LaNi_(3)、La_(2)Ni_(3)相组成,其添加对MgH_(2)吸放氢具有明显的催化作用。复合体系中MgH_(2)-10%La_(m)Ni_(n)储氢性能最为优异,其在247℃下即可开始放氢,该体系在300℃、500 s内可释放6.0%(质量分数)的氢气,在300℃、120 s内其吸氢量可达理论储氢量的84%。吸放氢过程中,MgH_(2)与La_(m)Ni_(n)原位反应生成Mg_(2)Ni与LaH_(3),原位生成的Mg_(2)Ni、LaH_(3)以及原有的LaNi_(5)对MgH_(2)吸氢均表现出催化作用,有效促进了H2解离,提高体系的吸氢动力学;而放氢时,LaH_(3)则为主要催化相,其与MgH_(2)之间产生电荷转移,有效削弱了Mg-H键强,进而改善其放氢动力学。 展开更多
关键词 氢化镁 催化掺杂 镧镍系合金 吸放氢动力学 第一性原理计算
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镁基储氢材料改性方法的研究进展 被引量:1
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作者 任俊颖 廖逸飞 +5 位作者 孙会东 陈诚 牛俊敏 杨捷 孙建辰 商辉 《有色金属科学与工程》 北大核心 2025年第3期406-416,共11页
氢能是目前最受欢迎的清洁能源之一,但氢气的储存问题限制了氢能的应用。镁基储氢材料具有储氢容量大,循环性能好及价格低廉等优点,但其较高的热力学稳定性及较差的动力学性能限制了其应用。近年来,为了提高镁基储氢材料的性能,人们开... 氢能是目前最受欢迎的清洁能源之一,但氢气的储存问题限制了氢能的应用。镁基储氢材料具有储氢容量大,循环性能好及价格低廉等优点,但其较高的热力学稳定性及较差的动力学性能限制了其应用。近年来,为了提高镁基储氢材料的性能,人们开发了许多改性方法,力求改善镁基储氢材料的热力学及动力学性能。文中综述了近年来国内外对镁基储氢材料改性方法的研究进展,主要包括纳米化、合金化以及添加催化剂,通过分析数据,对该领域的发展前景进行了展望。最后提出观点:掺杂纳米级的催化剂是未来重要的改性方法,并且从原子层面加深对催化剂反应机理的理解是研究的重点之一,这将为构建高性能镁基储氢材料提供新颖且有效的方法。 展开更多
关键词 新能源 储氢 镁基储氢材料 纳米化 催化剂
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多维度调控Mg-Ni固态储氢合金的研究 被引量:1
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作者 康田田 王龙刚 +3 位作者 焦栋茂 何旭阳 韦欣婷 陈文革 《功能材料》 北大核心 2025年第6期6110-6118,共9页
针对Mg-Ni储氢合金储氢量低、吸放氢温度高以及吸放氢速率慢等问题,通过电弧熔炼制备Mg-Ni合金块体,再通过熔体急冷和高能球磨制得含rGO的Mg-Ni储氢合金粉体,运用XRD、TEM和吸放氢实验观察分析其微观结构和储氢性能。结果表明,rGO-Mg-N... 针对Mg-Ni储氢合金储氢量低、吸放氢温度高以及吸放氢速率慢等问题,通过电弧熔炼制备Mg-Ni合金块体,再通过熔体急冷和高能球磨制得含rGO的Mg-Ni储氢合金粉体,运用XRD、TEM和吸放氢实验观察分析其微观结构和储氢性能。结果表明,rGO-Mg-Ni储氢合金由Mg、Mg_(2)Ni晶相/非晶相两相组成,吸放氢后则由Mg_(2)NiH_(4)、MgH_(2)等相组成。该复合粉体在3.5 MPa下,553和623 K时储氢容量(质量分数)分别为4.10%、4.32%;吸氢速率分别为3.34%、1.57%/min。吸氢MgH_(2)的焓变和熵变分别为79.62 kJ/mol、142.13 J/(mol·K)。rGO以单质形式负载在Mg基体表面,起到良好的分散效果并阻止了Mg-Ni合金粉体的团聚,容易让H_(2)通过与基体发生反应,降低活化能20%。 展开更多
关键词 MG-NI合金 固态储氢 石墨烯 吸放氢容量
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外部控温圆柱形固态储氢罐吸放氢性能实验研究 被引量:1
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作者 应强 李建立 +3 位作者 李敬法 闫东雷 段秉言 赵堃 《低碳化学与化工》 北大核心 2025年第4期149-156,共8页
外部控温圆柱形固态储氢罐具有结构简单、成本低、易于批量生产和可串并联组合应用等优势。利用自主设计的固态储放氢性能测试装置,对两个具有不同长径比的圆柱形储氢罐的吸放氢性能进行了测试分析,旨在评估其理论储氢性能的实际利用程... 外部控温圆柱形固态储氢罐具有结构简单、成本低、易于批量生产和可串并联组合应用等优势。利用自主设计的固态储放氢性能测试装置,对两个具有不同长径比的圆柱形储氢罐的吸放氢性能进行了测试分析,旨在评估其理论储氢性能的实际利用程度,并考察吸放氢温度和压力等参数对其吸放氢性能的影响。结果表明,在不同吸放氢工况下,两实验储罐的吸放氢速率均呈现“短时陡升-短时陡降-缓慢趋零”的3阶段特征,累计吸放氢量随时间均呈现“短时陡升-缓慢爬升”的两阶段特征,其中“短时陡升”阶段吸氢时长占吸氢总时长的不足2%,该阶段吸氢速率最高为6.545 L/s,“缓慢趋零”阶段的吸氢速率不足0.5 L/s;由于合金床层活化不完全、芯部换热不充分等原因,两储氢罐吸氢饱和度均小于60%,但可逆放氢率可达90%以上。在初始床层温度不变时,吸放氢总时长和累计吸放氢量均随初始压力升高而增大;在初始吸放氢压力不变时,吸氢总时长、累计吸氢量和吸氢饱和度均与合金初始床层温度负相关,而放氢总时长、累计放氢量和可逆放氢率均与初始床层温度正相关;适当增大储氢罐长径比,可提高综合换热效果,从而改善吸放氢性能。 展开更多
关键词 固态储氢 吸放氢性能 吸氢饱和度 可逆放氢率
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杂多酸处理对La-Y-Ni系A_(2)B_(7)型储氢合金电化学性能的影响 被引量:1
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作者 王成均 雷鸣 +2 位作者 沈秉金 张乾坤 罗永春 《兰州理工大学学报》 北大核心 2025年第1期25-33,共9页
制备了退火态A_(2)B_(7)型La_(0.33)Y_(0.67)Ni_(3.23)Mn_(0.17)Al_(0.1)储氢合金,采用磷钨酸(H_(3)PW_(12)O_(40)),(phosphotungstic acid,TPA)水溶液对该退火合金进行浸渍处理,研究了TPA处理对合金组织结构、表面形貌、组成以及合金... 制备了退火态A_(2)B_(7)型La_(0.33)Y_(0.67)Ni_(3.23)Mn_(0.17)Al_(0.1)储氢合金,采用磷钨酸(H_(3)PW_(12)O_(40)),(phosphotungstic acid,TPA)水溶液对该退火合金进行浸渍处理,研究了TPA处理对合金组织结构、表面形貌、组成以及合金电化学性能的影响.结果表明:经TPA处理后的合金表面形成了腐蚀性凹坑或微孔,同时在合金表面形成了含有高氧化价态钨酸根离子的富Ni层.TPA处理可明显改善合金电极的电化学性能,当TPA质量浓度为0.1 mol/L时,合金电极的交换电流密度I_(0)最大,此时合金电极具有最大的1 C放电容量(364 mAh/g),其容量保持率S_(100)和大电流放电性能HRD_(900)分别为93.23%和81.92%,明显优于未处理合金电极的S_(100)(88.12%)和HRD 900(76.05%).TPA处理前后电极表面与电解质溶液界面处的电子转移阻抗是影响电极高倍率放电动力学性能的控制步骤. 展开更多
关键词 La-Y-Ni系A_(2)B_(7)型储氢合金 杂多酸 表面处理
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Mg_(88)Ce_(4)Ca_(6)In_(2)储氢材料制备及水解放氢性能
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作者 张倩倩 赵阳 +5 位作者 李建秋 雍辉 郑越 宋飞飞 王彦皓 康忠 《材料导报》 北大核心 2025年第17期88-95,共8页
根据氢燃料电池供氢系统需求,以Mg为基础元素,引入Ce、Ca、In元素,并与Fe@C催化剂复合,成功制备了镁基Mg-Ce-Ca-In/Fe@C-BM复合材料。采用XRD、SEM、粒径分析等手段分析材料氢化前后的物相组成和微观结构,研究了不同组分合金的吸氢性能... 根据氢燃料电池供氢系统需求,以Mg为基础元素,引入Ce、Ca、In元素,并与Fe@C催化剂复合,成功制备了镁基Mg-Ce-Ca-In/Fe@C-BM复合材料。采用XRD、SEM、粒径分析等手段分析材料氢化前后的物相组成和微观结构,研究了不同组分合金的吸氢性能及氢化后的水解放氢性能。在此基础上,设计并搭建了水解放氢测试系统,开展了300 g量级水解放氢性能评价。结果表明,合金中存在Mg-(Ce/Ca/In)合金相,其氢化后形成相应氢化物,吸氢和水解放氢性能明显改善;添加催化剂并进行球磨的预处理方式有助于进一步提升储氢密度。批量制备的氢化试样H-Mg_(88)Ce_(4)Ca_(6)In_(2)/Fe@C-BM在80℃水浴下与柠檬酸溶液反应3 min内水解放氢量平均达1646 mL/g。搭建的百克级放氢反应测试系统在2倍反应溶液的低用水环境下5 h内共产生氢气345 SL,单位放氢量为1.15 SL/g,可以以2 L/min的流量稳定供氢,满足后端燃料电池稳定供氢的需求。 展开更多
关键词 镁基合金 氢化 水解 放氢 动力学 氢燃料电池
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Ti/Cr对V_(40)(TiCrFe)_(60)四元合金微观结构及吸放氢性能的影响 被引量:1
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作者 杜瑞 夏广辉 +4 位作者 张昱晨 郭晓娟 周锐 陈云贵 吴朝玲 《有色设备》 2025年第3期30-42,共13页
本文系统地研究了Ti/Cr比对于_(V40)(TiCrFe)_(60)合金的微观结构以及吸放氢性能的影响,发现随着Ti/Cr比的降低,合金的晶格常数降低,从Ti/Cr=1.0的3.05A降低到了Ti/Cr=0.7的3.023A,这导致了吸氢量从Ti/Cr=1.0的3.81wt%减小到了Ti/Cr=0.7... 本文系统地研究了Ti/Cr比对于_(V40)(TiCrFe)_(60)合金的微观结构以及吸放氢性能的影响,发现随着Ti/Cr比的降低,合金的晶格常数降低,从Ti/Cr=1.0的3.05A降低到了Ti/Cr=0.7的3.023A,这导致了吸氢量从Ti/Cr=1.0的3.81wt%减小到了Ti/Cr=0.7的3.56wt%;而放氢平台从Ti/Cr=1.0的0.135 MPa增加到了Ti/Cr=0.7的1.73 MPa。且Ti/Cr的降低减缓了合金的吸氢动力学,达到饱和吸氢的时间从Ti/Cr=1.0的2.1 min增加到了Ti/Cr=0.7的3.9 min,延长了85.71%,但均能在5 min内达到饱和吸氢。其次,Ti/Cr比降低使得V_(40)(TiCrFe)_(60)合金的吸氢焓从Ti/Cr=1.0的-40.47增加到Ti/Cr=0.7的-26.64 kJ/mol,放氢焓从Ti/Cr=1.0的42.82降低到Ti/Cr=0.7的32.5 kJ/mol,这使得氢化物稳定性降低;放氢量从Ti/Cr=1.0的2.20wt%增加到了Ti/Cr=0.7的2.37wt%,提高合金放氢率的同时减少了残余氢量。最后,Ti/Cr比越小的V_(40)(TiCrFe)_(60)合金在循环过程中的容量衰减程度越小,循环保持率越。Ti/Cr=0.7的合金经过30次的循环之后具有2.22wt%的有效储氢量以及92.12%的容量保持率。这归因于Ti/Cr比越小的合金循环初期合金颗粒粉化之后的粒径越小,且在之后循环过程中粒径细化的程度越小。 展开更多
关键词 钒基储氢合金 低钒含量 循环衰减 粒径变化 热力学特性 稀土添加
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Mg/Ti比对MgTiAlCoAg合金相结构和储氢性能的影响
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作者 刘润 程一诺 +3 位作者 刘卓承 孙昊 计云萍 李一鸣 《金属功能材料》 2025年第5期188-198,共11页
通过高能球磨制备了Mg_(45)Ti_(15)Al_(27)Co_(6)Ag_(7)、Mg_(40)Ti_(20)Al_(27)Co_(6)Ag_(7)和Mg_(30)Ti_(30)Al_(27)Co_(6)Ag_(7)轻质高熵合金,利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线多晶衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和气态吸放氢实验,... 通过高能球磨制备了Mg_(45)Ti_(15)Al_(27)Co_(6)Ag_(7)、Mg_(40)Ti_(20)Al_(27)Co_(6)Ag_(7)和Mg_(30)Ti_(30)Al_(27)Co_(6)Ag_(7)轻质高熵合金,利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线多晶衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和气态吸放氢实验,分析了不同Mg/Ti比对合金微观结构和储氢性能的影响。结果表明:Mg_(45)Ti_(15)Al_(27)Co_(6)Ag_(7)、Mg_(40)Ti_(20)Al_(27)Co_(6)Ag_(7)和Mg_(30)Ti_(30)Al_(27)Co_(6)Ag_(7)合金均由FCC相、HCP相和少量富Co相组成。Mg/Ti比由3∶1降低至2∶1会略微促进FCC相含量的升高进而提高合金的储氢量,而Mg/Ti比由3∶1降低至1∶1会略微提高FCC相的含量,但会使HCP相在吸放氢后转变为不可吸氢的稳定Al_(9)Co_(2)相。合金中的FCC相具有更强的吸放氢能力,而由于富Co相和Al_(9)Co_(2)相无法吸氢,但Al_(9)Co_(2)相会促进放氢过程,因此Mg/Ti比为1∶1时会显著降低合金的吸氢能力和提升放氢速率。 展开更多
关键词 储氢材料 金属氢化物 高熵合金 Mg/Ti比
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SiO_(2)包覆对ZrCo储氢合金抗CO毒化性能的影响
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作者 苏闽安 寇化秦 +2 位作者 叶荣兴 包锦春 周琳森 《稀有金属与硬质合金》 北大核心 2025年第1期89-97,共9页
为了提升ZrCo合金抗CO杂质气体毒化的能力,采用SiO_(2)溶胶包覆法将ZrCo合金颗粒嵌入SiO_(2)基体中制备了不同质量比的ZrCo/SiO_(2)复合材料,通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜和能量色散X射线谱仪等设备对样品的物相组... 为了提升ZrCo合金抗CO杂质气体毒化的能力,采用SiO_(2)溶胶包覆法将ZrCo合金颗粒嵌入SiO_(2)基体中制备了不同质量比的ZrCo/SiO_(2)复合材料,通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜和能量色散X射线谱仪等设备对样品的物相组成、微观形貌和元素组成进行表征。利用储氢材料性能测试装置研究了在H_(2)/CO混合气氛下,CO浓度、SiO_(2)包覆比例对ZrCo/SiO_(2)吸氢动力学性能的影响,使用动力学模型分析了样品的吸氢行为。实验结果表明:ZrCo储氢合金颗粒与SiO_(2)基体结合较好,在基体内均匀分布。SiO_(2)包覆有效提高了ZrCo合金在H_(2)/CO气氛中的吸氢速率,当ZrCo/SiO_(2)质量比为1∶1.5时,复合材料在含0.5%(摩尔分数)CO的H_(2)中达到饱和吸氢量仅需5 h,而未包覆的ZrCo需要55 h。ZrCo/SiO_(2)复合材料具有良好的抗CO毒化性能以及一定的抗循环粉化性能。 展开更多
关键词 ZrCo合金 储氢 SiO_(2) 溶胶 包覆 抗CO毒化性能 吸氢动力学
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