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共沉淀还原扩散法制备AB_3型储氢合金及其电化学性能研究

朱睿

  本文首先对各种储氢合金的研究开发状况进行了论述与分析,进而确定以La-Mg-Ni系三元PuNi_3型储氢电极合金为研究对象,以改善储氢电极合金的循环寿命和放电容量为主要目的,着重从Ni侧成分优化方面进行,用Co、Mn和Cu替代La-Mg-Ni系合金中的Ni,并用Co、Mn和Cu替代La_(0.4)Ce_(0.1)Nd_(0.2)Pr_(0.3)-Mg-Ni系合金中的Ni,分别制备了LaMg_2Ni_(9-x)M_x系合金和La_(0.4)Ce_(0.1)Nd_(0.2)Pr_(0.3)Mg_2Ni_(9-x)M_x(M=Co或Mn或Cu)系列储氢合金并对它们的电化学性能进行了比较分析,通过X射线衍射,扫描电镜和电化学测试技术比较系统地研究PuNi_3型储氢合金的电化学性能和不同添加元素之间的关系,并得到了改善储氢合金综合电学性能的一些实验性规律。制备储氢合金的条件为:初始的硝酸盐混合液中各金属离子总含量为40g/L,各金属离子按照化学计量比,其中稀土离子过量5%,沉淀剂采用草酸—乙醇溶液且过量50%,采用滴加法加入沉淀剂,反应温度为60~70℃,CaH_2的用量是理论量的1.5~2倍,再在氢气气氛中,缓慢升温至950℃保温4h,得到了单相性好的多元合金。通过X射线衍射和扫描电镜分析表明:而且合金的颗粒均匀,粒径较小,大约都在1μm左右。对LaMg_2Ni_(9-x)M_x系合金和La_(0.4)Ce_(0.1)Nd_(0.2)Pr_(0.3)Mg_2Ni_(9-x)M_x(M=Co或Mn或Cu)系列储氢合金进行了系统研究,经过电化学测试结果表明:当采用不同的取代元素和不同的取代量都会引起合金的活化次数、放电容量和容量衰减率的变化。经过电化学检测后综合电化学性能较好的合金是LaMg_2Ni_(6.0)Mn_(3.0)和La_(0.4)Ce_(0.1)Nd_(0.2)Pr_(0.3)Mg_2Ni_(5.7)Mn_(3.3)。LaMg_2Ni_(6.0)Mn_(3.0)合金的活化次数为12次,最大放电容量为149.9mAh/g,经过100次循环充放电后合金的容量衰减率为14.27%。La_(0.4)Ce_(0.1)Nd_(0.2)Pr_(0.3)Mg_2Ni_(5.7)Mn_(3.3)合金的活化次数为14次,最大放电容量为122.5mAh/g,经过100次循环充放电后合金的容量衰减率为7.36%。这两种合金与没有进行替代的LaMg_2Ni_9和La_(0.4)Ce_(0.1)Nd_(0.2)Pr_(0.3)Mg_2Ni_9合金,其综合电化学性能都有显著的改善。……   
[关键词]:AB_3型储氢合金;稀土;元素替代;共沉淀还原扩散法;电化学性能
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:西安建筑科技大学2006年