层状多孔镍结构对储氢合金低温性能的影响

发布时间：2020-06-30 07:04

【摘要】：发展以纯电动汽车、混合动力汽车和燃料电池电动汽车为主的新能源汽车可以减少温室气体的排放和应对全球能源危机。一系列应用于新能源汽车领域的能量存储和转换器件已取得长足发展,包括镍金属氢化物电池(镍氢电池)、锂离子电池、燃料电池和超级电容器等。其中镍氢电池由于具有良好的安全性、一致性、可回收性和广泛的温度适应性等特点,在新能源设备领域被广泛应用。镍氢电池的低温性能主要受到其负极材料-储氢合金的影响,目前传统商用储氢合金MmNi_(3.55)Co_(0.75)Mn_(0.4)Al_(0.3)的低温放电性能较差,无法满足镍氢电池在寒冷地区和极低探险的应用。因此,为了实现镍氢电池在极寒地区的应用,必须要改善储氢合金的低温放电性能。影响储氢合金低温放电能力的因素主要包括以下两个方面:(1)合金中氢原子的扩散速率和(2)电极与电解液交界处的电化学反应速率。因此,提高电极与电解质界面处OH~-离子的浓度(或降低H~+离子的浓度)可以改善储氢合金的低温放电性能。多孔结构有助于调控合金表面的OH~-离子浓度,在合金表面形成富镍层可以降低电化学反应过程中的电荷转移电阻和提高合金表面的催化活性。在本论文中,我们通过盐酸刻蚀和热处理的方法,制备了表面具有层状多孔镍结构的储氢合金,详细研究了层状多孔镍结构对合金电化学性能的影响,解释了储氢合金低温放电性能提高的机理。所制备的合金表现出优异的低温放电性能,当温度为233 K时,合金的放电容量为102.63 mAh g~(-1),接近商用储氢合金的10倍。当温度为273 K,电流密度为1500 mAh g~(-1)时,所制备合金的容量保留率为36.05%,远远优于商用储氢合金。本论文为提高储氢合金的低温放电性能提供了一个简单有效的方法,该方法同样适用于其它类型的储氢合金。
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM912
【图文】：

第一章 绪论究背景和意义代文明的高速发展伴随着严重的环境问题出现。石油燃烧产生的工质燃烧产物的排放(森林火灾、农业废弃物燃烧和植物燃料燃烧)使着高浓度的温室效应气体。污染气体的跨洲运输和部分地区的臭氧界各地的农业和自然生态系统，并对气候造成严重影响。另外燃烧浮粒子在全球范围内扩散，区域分布极不平衡(如图 1.1 所示)，产效应直接或间接着影响全球气候，可能会导致几个世纪全球温度升升[1-3]。因此，开发与利于可持续清洁能源以及对新能源存储与转的广泛关注。

绪论第二相，但是改善了合金的活化和 HRD 性能。Ye 等人[39]研究了属氢化物的储氢性能，比如 La0.1645Ce0.7277Pr0.0234Nd0.00845合金。 Ce 和 Pr 含量，而减少 La 和 Nd 含量，La0.1645Ce0.7277Pr0.0234Nd0. 和 LTD 性能均有所改善。与单纯的增加 Pr 含量相比，增加 Ce 提高合金的储氢能力。

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本文编号：2735011