Pr5Co19型合金吸/放氢循环稳定性及氢化物和固溶体之间相转化的研究

本课题所研究的(LaMg)(NiCo)3.8合金主要由Pr5Co19相和LaNi5相组成。采用XRD、SEM/EDX、TEM等对其进行物相分析；采用Sievert’s法和电化学方法对其吸放氢、充放电性能及循环稳定性进行表征；采用XRD分析La0.8Mg0.2Ni3.5Co0.3合金在吸/放氢过程中氢化物与固溶体之间相转化；最后探讨了La0.8Mg0.2Ni3.8/PVDF复合物的储氢性能。主要结果包括以下几方面：.(1) Al部分取代Ni后，LaNi3.8-xAlx(0≤x≤0.5)合金的晶胞参数降低、相组成发生变化，从而影响了合金的储氢与电化学性能。.(2) 随着La/Mg比的降低，合金的吸放氢容量和充放电容量降低，平台宽度缩短、平台压力升高。Co部分取代Ni后，未改变合金的结构，但提高了合金的循环稳定性。.(3) 铸态La0.8Mg0.2Ni3.8合金的吸放氢曲线仅呈现一个平台，而热处理后，明显呈现两个吸放氢平台。热处理后La0.8Mg0.2Ni3.8合金的吸放氢及充放电的循环稳定性得到明显改善。.(4) 合金在一定温度热处理后，合金中LaNi5相的相丰度降低，含Mg相的相丰度增大。由于物相的变化导致合金的吸放氢曲线上的两个平台的宽度不同，即随着热处理时间的延长，含Mg相的吸氢平台延长，而LaNi5的相的吸氢平台缩短。.(5).铸态与热处理后La0.8Mg0.2Ni3.5Co0.3合金在储氢过程中均出现氢化物相；而在放氢过程中固溶体与氢化物共存。这表明，在储氢过程中含Mg相首先储氢，呈现为氢化物，掩盖了接下来LaNi5相吸氢；相反地，在放氢过程中，LaNi5相先放氢，掩盖了含Mg相放氢过程。.(6) 在La0.8Mg0.2Ni3.8合金中加入黏合剂PVDF与造孔剂(NH4)2CO3，构筑具有孔隙的弹性合金/聚合物复合物。PVDF在吸放氢过程中呈现的弹性/固化作用减缓了合金的氧化。在合金与孔隙的共同作用下，复合物在宽的温度范围内显示出较高的储氢容量。 . 本研究中热处理对La-Mg-Ni 基合金性能影响的数据为实际改善合金的储氢及电化学性能提供了参考；氢化物与固溶体之间的相转化研究补充了储氢合金的理论基础数据；多孔、弹性复合物则是对一种新型储氢材料的探索。.