低成本AB5型贮氢合金的相结构及其电化学性能研究-材料加工工程专业论文.docxVIP

万方数据 万方数据 中图分类号：TG146 密 级：公开 UDC：31 单位代码：10460 低成本 AB5 型贮氢合金的相结构及其 电化学性能研究 Study of Phase Structure and Electrochemical Properties of Low Cost AB5 Type Hydrogen Storage Alloys 申请人姓名 呼梦娟 申请学位 工学硕士 学科专业 材料加工工程 研究方向 材料先进连接技术与 相变理论研究 李安铭 教授 导师 职称 刘宝忠 副教授 提交日期 2012-04 答辩日期 2012-05 河南理工大学 万方数据 万方数据 河南理工大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是我个人在导师指导下进行的研究工作 及取得的研究成果。论文中除了特别加以标注和致谢的地方外，不包含任何其他 个人或集体已经公开发表或撰写过的研究成果。其他同志对本研究的启发和所做 的贡献均已在论文中作了明确的声明并表示了谢意。 本人愿意承担因本学位论文引发的一切相关责任。 学 位 论 文 作 者 签 名 : 年 月 日 河南理工大学 学位论文使用授权声明 本学位论文作者及导师完全了解河南理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学 校有权保留和向有关部门、机构或单位送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅， 允许将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索和传播，允许采用任何方式公 布论文内容，并可以采用影印、缩印、扫描或其他手段保存、汇编、出版本学位论文。 保 密 的 学 位 论 文 在 解 密 后 适 用 本 授 权 。 学 位 论 文 作 者 签 名 ： 导 师 签 名 ： 年 月 日 年 月 日 致 本文是在李安铭教授和刘宝忠副教授的悉心指导下完成的。攻读硕士学位期 间，作者得到了导师们的谆谆教诲、生活上的关心、研究道路的引导以及从事 MH/Ni 电池用贮氢合金研究方向的鼓励，导师们严谨的工作作风和虚心的生活态 度使我受益匪浅。在此，我对导师们所给予的各种帮助表示衷心的感谢和诚挚的 敬意。 在学习和科研工作阶段，作者得到了河南理工大学材料科学与工程学院老师 们的极大支持和帮助，尤其在实验期间，张宝庆老师给予了很大帮助，如制备合 金。在此，对他们表示衷心的感谢。 感谢师弟彭显云、岳赟、纪帅等，在实验方面给予我很大帮助。感谢李勤勤、 罗宁、王利英等同学，他们对实验设备、测试结果分析及论文给出了很多帮助和 意见。同时，感谢材料学院 2009 级所有研究生同学，有他们的陪伴我的研究生生 活增添了很多快乐！ 最后，作者怀着十分崇敬的心情感谢参加论文评审和答辩的各位老师。感谢 各位老师在百忙中抽出时间对论文进行审阅和指导。 I 摘 要 目前商业化低 Co 或无 Co 低成本 AB5 型贮氢合金主要是采用廉价金属单质取 代 Co 元素得到，虽然降低了合金成本，但同时也造成了合金综合电化学贮氢性能 的下降。为了提高 AB5 型贮氢合金的市场竞争力，有必要进一步提高其性价比， 即进一步降低合金的成本，同时提高其综合电化学贮氢性能。本文提出采用成本 更低的 FeB 或 FeV 合金取代低成本 AB5 型贮氢合金中的 Ni 或 Cu，以期提高合金 的性价比。 采用 真空 熔 炼 方 法 制 备 了 La0.7Ce0.3Ni3.75Mn0.35Al0.15Cu0.75-x(Fe0.43B0.57)x ， La0.7Ce0.3Ni3.75-xMn0.35Al0.15Cu0.75(Fe0.43B0.57)x ， La0.7Ce0.3Ni3.75Mn0.35Al0.15Cu0.75-x (Fe0.19V0.81)x，La0.7Ce0.3Ni3.75-xMn0.35Al0.15Cu0.75(Fe0.19V0.81)x(x = 0, 0.05, 0.10, 0.15, 0.20)合金，获得的合金在 Ar 气保护下 1223 K 热处理 10 h。采用 XRD 对合金的 相结构进行了表征，并进行了电化学阻抗、线性极化、恒电位放电和恒电流充/ 放电等测试，获得了合金电极的动力学性能和电化学贮氢性能。 对 La0.7Ce0.3Ni3.75Mn0.35Al0.15Cu0.75-x(Fe0.43B0.57)x 合金研究表明，合金 La0.7Ce0.3 Ni3.75Mn0.35Al0.15Cu0.75 由 CaCu5 型结构单相组成，而含 FeB 合金均为双相结构， 由 CaCu5 型结构主相和 La3Ni13B2 第二相组成，La3Ni13B2 相的丰度随着 x 的增大 而增多。随着 x 的增大，最大放电容量从 314.0 mAh/g(x = 0)单调下降到 290.4 mAh/g(x = 0.2