论文部分内容阅读
稀土–镁–过渡金属基AB2C2型储氢合金吸氢容量高,价格低廉,但是,这类合金也存在放氢温度偏高和动力学性能差的缺点。本文采用催化元素镍部分取代金属铜以及进行球磨改性处理的方法研究了稀土–镁–过渡金属基AB2C2型储氢合金LaMg2Cu2-xNix(x = 0.2, 0.4, 0.5, 0.6, 0.8, 1.0)的储氢性能和影响规律。XRD分析表明,真空感应熔炼方法制备的LaMg2Cu2-xNi-x(x = 0.2, 0.4, 0.5, 0.6, 0.8, 1.0)合金均由LaMg2Ni相、LaMg2Cu相和LaMg3相等组成。随着Ni含量的增加,合金的可逆储氢量和吸/放氢量的比值先增加后减小,当x = 0.5时,合金的可逆储氢量和吸/放氢量的比值分别达到相应的最大值1.07 wt.%和47.85%。LaMg2Cu1.5Ni0.5合金的最大吸氢量随着温度的升高先增加后减少,吸氢量从538 K时的3.22 wt.%增加到558 K的3.62 wt.%再降到573 K时的2.86 wt.%,同时,合金的吸/放氢量的比值随着温度的升高逐渐增加,由538 K时的56.97%增加到573 K时的89.70%。球磨处理50 h后,LaMg2Cu1.5Ni0.5合金基本达到非晶态,同时吸氢平台由铸态时的0.1 MPa降低到0.008 MPa。球磨处理显著提高了合金的吸氢速率,吸氢100 s时,合金由铸态时的达到饱和吸氢量的87%提高到处理后的90%以上。在球磨LaMg2Cu1.5Ni0.5合金时添加3 wt.%TiO2,合金的吸氢量分别提高了1.25%(538 K)、5.11%(548 K)和5.67%(558 K),采用JDM动力学扩散模型对两者在473 K下的吸氢速率进行拟合处理,表明合金的吸氢过程是三维扩散步骤控制的形核和长大的过程。在有机介质无水乙醇、苯、甲苯和四氢呋喃溶剂中对LaMg2Cu1.5Ni0.5合金进行球磨处理,合金的吸氢速率进一步提高,合金在吸氢50 s时均达到饱和吸氢量的90%以上。