石墨烯修饰的新型轻质稀土金属间化合物及其高容量储能特性研究
批准号:
51431001
项目类别:
重点项目
资助金额:
350.0 万元
负责人:
李星国
依托单位:
学科分类:
金属生物与仿生材料
结题年份:
2019
批准年份:
2014
项目状态:
已结题
项目参与者:
朱敏、赵宇军、周永芬、程运华、廖继海、王艳艳、辛恭标、李伟、曹志杰
中文摘要
我国稀土资源综合利用和能源危机均面临严重问题,开发高性能稀土储能金属间化合物是有望解决该问题的一项紧迫研究任务。本项目立足于低成本、高品质新型稀土储能材料开发,通过相图分析和理论计算进行成分优化设计,开展Y、La、Ce等轻质稀土金属间化合物的探索研究,实现稀土储能材料在高储氢和高储电容量方面的双向重大突破。项目创新性地采用石墨烯作为表面修饰材料,探索用低温双等离子体法和等离子体辅助球磨法完成纳米晶稀土金属间化合物和表面修饰的同步制备,以期改善合金导电性、抗粉化性、抗氧化性和耐腐蚀特性,进而提高合金的充放电效率、活化特性和循环稳定性,最终获得具有高储氢储电容量、循环稳定性好、操作温度低、动力学性能优异的石墨烯修饰稀土储能合金,这对于实现新型轻质稀土储能金属间化合物的产业化和我国稀土资源的综合利用具有重要的战略意义。
英文摘要
The study of rare earth-based energy storage alloys with high performance is of critical importance to solve the comprehensive utilization of rare earth resources and energy crisis. In order to meet the needs of industrialization of rare earth-based energy storage materials and development of society, this project explores a new type of light rare earth (La, Y, Ce)-based intermetallic compounds with low cost. By analyzing the phase diagram and theoretical arithmetic, the component designation is optimized for aim at pursuing a material with a high capacity both in hydrogen storage and electron storage. Furthermore, graphene is applied to modify the surface of the alloys for the first time. The modification can increase the electric conduction, anti-pulverization and anti-oxidation of the alloys contributing to the improvement of charge-discharge efficient,activation and cyclic stability. By double plasma reaction method and plasma assisted ball milling method, the preparation of rare earth-based intermetallic compounds and modification of graphene can be completed in one step. Acquiring graphene-modified light rare earth-based intermetallic compounds with excellent hydrogen storage and electron storage properties is the aim of the project. The results are expected to promote the industrialization of rare earth-based energy storage materials and the comprehensive utilization of rare earth resources.
我国稀土资源综合利用和能源危机均面临严重问题,开发高性能稀土储能金属间化合物是有望解决该问题的一项紧迫研究任务。本项目的研究目的是立足于低成本、高品质新型稀土储能材料开发,通过相图分析和理论计算进行成分优化设计,开展轻质稀土金属间化合物的探索研究,实现稀土储能材料在高储氢和高储电容量方面的双向重大突破。.我们重点开展了相图分析和理论计算研究、新型稀土金属间化合物的探索和储能性质研究、稀土金属与石墨烯和复合工艺及性能研究、高能量密度储电Mg-Y合金的制备和储能性能研究、稀土氢化物在其他形式储氢领域的应用等5个方面的研究。.探明了RE-Mg-M(M=过渡金属)、RE-M-Ti合金、Mg-Yi合金、A2B7型稀土基储氢合金、新型稀土铝氢化物储氢性能、稀土基AB2型合金等一系列稀土金属间化合物的结构、热稳定性、储氢储电性质及其规律,实现储氢容量和储电容量的双突破。发展了低温串联等离子体法和等离子体辅助球磨法,为解决稀土金属与石墨烯符合与表面包覆提供了新的方法。提出了不同于A-B型经典设计原则的金属氢化物电极材料设计策略,并在实验上获得了验证。.开发了两种高容量、低成本、电化学性能优异的A2B7型稀土基储氢合金,其中La13.9Sm24.7Mg1.5Ni58Al1.7Zr0.14Ag0.07合金的5C放电容量达到247.3mAh/g,1C放电200周后容量保持率达到86.2%,400周后为71.5%。此外发现Mg24Y5合金的充放电容量高达1500 mAhg-1 (相当于57.7 H/Mg24Y5或者5.6 wt%)的电化学可逆储氢容量,超过了常规假设的2H/Mg和1H/Y的理论值,为商用LaNi5材料的4倍多。这些数据都是让我们很振奋的数据。.为此我们提出了不同于A-B型经典设计原则的金属氢化物电极材料设计策略,并在实验上获得了验证,对于稀土储能材料的开发具有很好的指导意义。.除了在储氢和储电方面取得了一些突破以外,我们还发现稀土氢化物在锂离子电池、燃料电池、吸放氢催化过程中的优异特性,我们的研究拓展了稀土氢化物在这些领域的应用,在科学理论和商业应用方面都具有较高价值。
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Enhanced Hydrogen Generation Properties of MgH2-Based Hydrides by Breaking the Magnesium Hydroxide Passivation Layer
通过破坏氢氧化镁钝化层增强 MgH2 基氢化物的产氢性能
DOI:
10.3390/en8054237
发表时间:
2015-05
期刊:
Energies
影响因子:
3.2
作者:
[Ouyang Liuzhang, Ma Miaolian, Huang Minghong, Duan Ruoming, Wang Hui, Sun Lixian, Zhu Min]
通讯作者:
Zhu Min
Hydrogen generation from sodium borohydride hydrolysis accelerated by zinc chloride without catalyst: A kinetic study
无催化剂氯化锌加速硼氢化钠水解产生氢气:动力学研究
DOI:
10.1016/j.jallcom.2017.04.274
发表时间:
2017-09
期刊:
Journal of Alloys and Compounds
影响因子:
6.2
作者:
[M. C. Wang, L. Z. Ouyang, J. W. Liu H. Wang, M. Zhu]
通讯作者:
M. Zhu
Exfoliation of MoS2 and h-BN nanosheets by hydrolysis of LiBH4
通过 LiBH4 水解剥离 MoS2 和 h-BN 纳米片
DOI:
10.1088/1361-6528/aa5964
发表时间:
2017
期刊:
Nanotechnology
影响因子:
3.5
作者:
[Zhu Jiuyi, Wang Hui, Ouyang Liuzhang, Zhu M]
通讯作者:
Zhu M
Study on the hydrogen storage property of (TiZr0.1)(x)Cr1.7-yFeyMn0.3 (1.05
(TiZr0.1)(x)Cr1.7-yFeyMn0.3(1.05)储氢性能研究
DOI:
10.1016/j.pnsc.2018.07.006
发表时间:
2018
期刊:
Progress in Natural Science:Materials International
影响因子:
--
作者:
[Li Jigang, Xu Li, Jiang Xiaojing, Li Xingguo]
通讯作者:
Li Xingguo
DOI:
--
发表时间:
2016
期刊:
中国稀土学报
影响因子:
--
作者:
[张怀伟, 郑鑫遥, 刘洋, 田晓, 李星国]
通讯作者:
李星国
共 114 条
稀土储氢合金在高能效金属空气电池中的应用
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批准号:51971004
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项目类别:面上项目
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资助金额:60.0万元
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批准年份:2019
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负责人:李星国
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依托单位:
等离子体法合成金属/碳复合纳米颗粒及其催化制氢性能
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批准号:51771002
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项目类别:面上项目
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资助金额:63.0万元
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批准年份:2017
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负责人:李星国
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依托单位:
低温等离子体制备金属/碳复合结构高性能电极材料的关键技术和机理研究
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批准号:11375020
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项目类别:面上项目
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资助金额:85.0万元
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批准年份:2013
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负责人:李星国
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依托单位:
金属有机框架(MOFs)为前驱体的催化剂制备与催化氨硼烷储氢性能研究
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批准号:51071003
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项目类别:面上项目
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资助金额:38.0万元
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批准年份:2010
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负责人:李星国
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依托单位:
等离子体法制备纳米Li/Mg氨基化合物及其储氢性能研究
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批准号:20971009
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项目类别:面上项目
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资助金额:34.0万元
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批准年份:2009
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负责人:李星国
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依托单位:
铝氢化物薄膜的吸氢特性和氢致光变特性研究
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批准号:20671004
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项目类别:面上项目
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资助金额:28.0万元
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批准年份:2006
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负责人:李星国
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依托单位:
稀土金属非晶态化和纳米化的气固相反应新方法研究
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批准号:50274002
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项目类别:面上项目
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资助金额:25.0万元
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批准年份:2002
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负责人:李星国
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依托单位:
等离子体化学与纳米超微粉的合成、特性及应用
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批准号:20171002
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项目类别:面上项目
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资助金额:20.0万元
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批准年份:2001
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负责人:李星国
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依托单位:
国内基金
海外基金