当前位置:主页 > 科技论文 > 铸造论文 >

储氢合金及其复合材料的球磨制备和电化学性能的研究

发布时间:2018-05-04 02:24

  本文选题:储氢合金 + 复合材料 ; 参考:《吉林大学》2017年硕士论文


【摘要】:镍金属氢化物电池(简称镍氢电池)的功率密度是由其负极材料——储氢合金的高倍率放电性能(HRD)决定的。但是,目前商用的储氢合金MmNi_(3.55)Co_(0.75)Mn_(0.4)Al_(0.3)(Mm表示富铈混合稀土)在放电电流密度为3000mAg~(-1)+时的容量保留率仅为21.53%,无法满足镍氢电池在电动工具、现代军事装备、新能源汽车等高功率领域的应用。储氢合金的HRD主要受两方面的影响:氢在合金内部的扩散速率以及合金/电解液界面处的电化学反应速率。因此,为了提高储氢合金的HRD,可以通过(1)减小储氢合金的颗粒尺寸以缩短氢在其内部的扩散距离和(2)减小接触电阻和电荷转移电阻以加速界面处的电化学反应和电子传输。球磨作为一种简单有效的方法,可用于减小储氢合金的颗粒尺寸。具有良好导电性的石墨烯纳米片则能够显著降低电极材料的内阻。在本论文中,我们结合这两种策略,通过球磨法制备了储氢合金/石墨烯纳米片复合材料。详细研究了球磨时间和石墨烯纳米片的添加量对合金电化学性能的影响规律,得到了最佳的球磨时间和石墨烯纳米片添加量,从而最大幅度提高了商用储氢合金的HRD。首先,我们研究了不同球磨时间(30、45、60、90 min)对商用储氢合金放电容量及HRD的影响。当球磨时间为30 min时,该储氢合金电极在放电电流密度为3000mAg~(-1)时的容量保留率为53.0%,几乎是原始商用储氢合金电极的(21.5%)2.5倍,高于在其它球磨时间下的数据。其次,我们还研究了不同石墨烯纳米片添加量(1 wt%、1.5 wt%和2 wt%)对商用储氢合金电化学性能的影响。当添加1.5 wt%的石墨烯纳米片时,该复合材料电极具有最佳的电化学性能。其在放电电流密度为3000mAg~(-1)时的容量保留率达到68.3%,几乎是原始商用储氢合金电极的3.2倍。本论文为提高储氢合金的HRD提供了一个新的途径,而且有望应用于其它类型的储氢合金及其复合材料。
[Abstract]:The power density of Ni-MH battery is determined by the high rate discharge performance of its anode material, hydrogen storage alloy. However, the capacity retention rate of commercial hydrogen storage alloy MmNi_(3.55)Co_(0.75)Mn_(0.4)Al_(0.3)(Mm (cerium rich mixed rare earth) is only 21.53 when the discharge current density is 3000mAgn-1), which can not meet the application of Ni-MH batteries in high power fields such as electric tools, modern military equipment, new energy vehicles and so on. The HRD of hydrogen storage alloy is mainly affected by the diffusion rate of hydrogen in the alloy and the electrochemical reaction rate at the interface of alloy and electrolyte. Therefore, in order to improve HRD of hydrogen storage alloy, the particle size of hydrogen storage alloy can be reduced by 1) to shorten the diffusion distance of hydrogen in its interior and to reduce the contact resistance and charge transfer resistance to accelerate the electrochemical reaction and electron transport at the interface. As a simple and effective method, ball milling can be used to reduce the particle size of hydrogen storage alloy. Graphene nanoparticles with good electrical conductivity can significantly reduce the internal resistance of electrode materials. In this thesis, the hydrogen storage alloy / graphene nanocomposites were prepared by ball milling. The effect of ball milling time and the amount of graphene nanoparticles on the electrochemical properties of the alloy was studied in detail. The optimum milling time and the amount of graphene nanocrystals were obtained, thus the HRD of commercial hydrogen storage alloys was greatly improved. Firstly, we studied the effect of different milling time on the discharge capacity and HRD of commercial hydrogen storage alloys. When the milling time is 30 min, the capacity retention rate of the hydrogen storage alloy electrode is 53.0 when the discharge current density is 3000mAgAg-1), which is almost 21.5 times of that of the original commercial hydrogen storage alloy electrode, which is higher than that under other ball milling time. Secondly, we also studied the effects of different graphene nanocrystals on the electrochemical properties of commercial hydrogen storage alloys. The composite electrode has the best electrochemical performance when 1.5 wt% graphene nanoparticles are added. When the discharge current density is 3000mAgAg-1), the capacity retention rate is 68.3%, which is almost 3.2 times that of the original commercial hydrogen storage alloy electrode. This paper provides a new way to improve the HRD of hydrogen storage alloys and is expected to be applied to other types of hydrogen storage alloys and their composites.
【学位授予单位】:吉林大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TG139.7

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 刘红,韩莹,程云阶,丛伟;储氢合金的性质及发展趋势[J];沈阳航空工业学院学报;2000年01期

2 李静明;储氢合金的研究进展[J];安庆师范学院学报(自然科学版);2004年03期

3 李兵;新型能源材料——储氢合金[J];金属世界;2004年06期

4 陈东;;镍钴高价制约着储氢合金产量的增长势头[J];功能材料信息;2004年02期

5 郑雪萍;敖晖;李平;曲选辉;;稀土系储氢合金电化学性能的研究现状[J];兵器材料科学与工程;2006年05期

6 郑雪萍;曲选辉;李平;;稀土系储氢合金性能影响因素的研究现状[J];金属功能材料;2006年06期

7 熊晓燕;;电感耦合等离子体原子发射光谱法测定储氢合金中镍镧锰铝钴镨钕铈[J];理化检验(化学分册);2007年05期

8 ;镁镍系储氢合金的制备研究[J];合成化学;2007年S1期

9 冯向琴;;储氢合金中钒的测定[J];福建分析测试;2009年02期

10 赵铭;宋西平;裴沛;张沛龙;;V-7.4Zr-7.4Ti-7.4Ni储氢合金的热力学研究[J];稀有金属材料与工程;2009年04期

相关会议论文 前10条

1 郑雪萍;李平;安富强;曲选辉;;配位氢化物储氢合金的研究现状[A];第六届中国功能材料及其应用学术会议论文集(4)[C];2007年

2 赵新明;田志刚;;储氢合金的应用研究[A];低碳经济与科学发展——吉林省第六届科学技术学术年会论文集[C];2010年

3 经海;张曙光;郭宏;马自力;杨博;张少明;石力开;;快速凝固气雾化储氢合金的后处理研究[A];第四届中国功能材料及其应用学术会议论文集[C];2001年

4 经海;郭宏;朱学新;马自力;卢彩涛;徐骏;李成栋;石力开;;特种工艺方法制备储氢合金评述[A];第九届材料科学与合金加工学术会议专刊论文集[C];2004年

5 周涛;曾平;陈冠群;葛志强;;国内外稀土储氢合金的研究现状与应用[A];中国颗粒学会2006年年会暨海峡两岸颗粒技术研讨会论文集[C];2006年

6 张玉洁;杨猛;丁毅;马立群;;氟化处理对储氢合金性能的影响研究[A];第七届全国氢能学术会议论文集[C];2006年

7 张玉洁;杨猛;丁毅;马立群;;氟化处理对储氢合金性能的影响研究[A];第七届全国氢能学术会议专辑[C];2006年

8 朱惜林;;储氢合金产业的发展现状和面临的问题及思考[A];中国稀土储氢材料产业链的发展与共赢——第三届中国包头·稀土产业论坛专家报告集[C];2011年

9 徐艳辉;鞠华;;储氢合金的结构、热力学与电化学性能:一种平均总电子数目的经验方法[A];苏州市自然科学优秀学术论文汇编(2008-2009)[C];2010年

10 王敬;那威;吴锋;;镁基储氢合金寿命改善方法研究概况[A];第七届全国氢能学术会议论文集[C];2006年

相关重要报纸文章 前5条

1 唐焕威 扈春鹤 韩宇;全球储氢合金技术专利态势分析[N];中国知识产权报;2013年

2 冶炼;高储氢量的钛——钒基储氢合金[N];中国有色金属报;2005年

3 ;储氢材料[N];科技日报;2003年

4 记者 张存;10大项目加速高新区二次创业[N];鞍山日报 ;2005年

5 张存;10大项目加速鞍山高新区二次创业[N];中国高新技术产业导报;2005年

相关博士学位论文 前10条

1 蒋利军;钛铬钒储氢合金及其复合材料的研究[D];北京有色金属研究总院;2015年

2 张博;M1Ni_(3.55)Co_(0.75-x)Mn_(0.4)Al_(0.3)(Cu_(0.75)P_(0.25))_x储氢合金性能研究[D];东北大学;2013年

3 崔佳鑫;Ti-V-Zr/Co储氢合金体系的热力学研究[D];北京科技大学;2017年

4 徐光亮;镁镍储氢合金的氢化燃烧制备技术及掺杂改性研究[D];四川大学;2006年

5 覃峰;新型稀土系储氢合金的粉化、膨胀和传热特性的研究[D];上海交通大学;2008年

6 张磊;储氢合金的电子结构与性能研究[D];中国石油大学(华东);2014年

7 窦燕蒙;含储氢合金燃烧剂推进剂的燃烧性能研究[D];北京理工大学;2014年

8 吴广新;镁基储氢合金吸放氢热力学和动力学研究[D];上海大学;2009年

9 赵炳建;固体透氧膜法直接制备储氢合金新工艺[D];上海大学;2012年

10 安学会;La-Mg-Ni-H体系相平衡及其吸放氢动力学机理研究[D];上海大学;2012年

相关硕士学位论文 前10条

1 张晶;低自放电La-Mg-Ni系A_2B_7型储氢合金的研究[D];华南理工大学;2015年

2 刘朗夏;Ti-Cr基高坪台压储氢合金的改性研究[D];浙江大学;2015年

3 伟伟;新型La-Mg-Ni系A_2B_7型储氢合金的制备及其性能研究[D];内蒙古师范大学;2015年

4 石宇凡;La_(1-x)Mg_xNi_(3.5y)Co_y(x=0.2~0.3,y=0~0.5)储氢合金的组织结构及储氢和电化学性能研究[D];东北大学;2014年

5 王云军;低钴高镧储氢合金的工业实验研究[D];东北大学;2014年

6 杨康;Y-Fe基稀土储氢合金的性能研究[D];北京有色金属研究总院;2016年

7 郑双月;掺杂氧化物对Mg_2Ni储氢合金电化学性能的影响[D];内蒙古大学;2016年

8 罗磊;超长寿命低钴AB_5型储氢合金的制备及性能研究[D];华南理工大学;2016年

9 胡杰;低自放电镍氢电池用A_2B_7型储氢合金的制备工艺及性能研究[D];华南理工大学;2016年

10 李斌强;光催化剂复合AB_3型储氢合金制备及充放电性能[D];西安建筑科技大学;2014年



本文编号:1841168

资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/jiagonggongyi/1841168.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户186d3***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com