高镁含量镁—铝基合金储氢性能及机理研究

发布时间：2023-10-02 02:06

　　金属镁的质量储氢密度高达7.6 wt.%,被认为是最理想的车载储氢材料之一。然而,镁氢化物分解温度过高以及氢化/脱氢动力学性能极差的缺点导致其尚未实现实际应用。为改善上述性能,并保持高的质量储氢密度,本文将金属 Al与 Mg合金化,制备了球磨态Mg90Al10+x wt.%CeO2(x=0,1,3,5,8)合金和铸态Mg100-yAly(y=10,20,30,40)合金,并进一步将铸态Mg90Al10合金与Nd合金化,制备了铸态NdmMg90-mAl10(m=2,5,8,10)合金。结合相组成、微观形貌及晶体结构的变化,阐明了合金储氢性能的改善机理。具体内容如下:(1)对比了球磨态及铸态Mg90Al10合金的微观结构和储氢性能。球磨态及铸态Mg90Al10合金的主相均为Mg相,第二相分别为A1相和Mg17A112相。相比于纯Mg,球磨态及铸态Mg90Al10合金氢化物的热力学稳定性更低,吸放氢反应速率更快。热力学稳定性的降低归因于Al原子固溶进Mg的晶胞,导致Mg相晶胞体积减小。吸放氢反应动力学性能的改善归因于合金晶粒尺寸的减小和多相结构的生成。(2)在球磨态Mg90Al10合金的制备...

【文章页数】：142 页

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致谢
摘要
Abstract
1 引言
2 文献综述
    2.1 研发应用背景
    2.2 原理发展概述
    2.3 储氢合金类型
        2.3.1 稀土系储氢合金
        2.3.2 钛系储氢合金
        2.3.3 锆系储氢合金
        2.3.4 镧-镁-镍系储氢合金
        2.3.5 镁系储氢合金
    2.4 镁-铝系储氢合金
    2.5 储氢合金相关模型
        2.5.1 动力学模型
        2.5.2 热力学模型
    2.6 本文的研究思路及主要研究内容
        2.6.1 研究思路
        2.6.2 研究内容
3 材料制备及研究方法
    3.1 材料制备
        3.1.1 成分设计
        3.1.2 原材料规格
        3.1.3 铸态合金制备
        3.1.4 球磨态合金制备
        3.1.5 粉末样品制备
    3.2 研究方法
        3.2.1 微观结构表征
        3.2.2 气态性能测试
4 球磨态及铸态Mg₉₀Al₁₀合金微观结构及储氢性能研究
    4.1 微观结构
        4.1.1 物相分析
        4.1.2 微观形貌
        4.1.3 晶体结构
    4.2 气态储氢性能
        4.2.1 活化性能
        4.2.2 热力学性能
        4.2.3 动力学性能
        4.2.4 差示扫描量热分析
    4.3 本章小结
5 球磨态Mg₉₀Al_10+x wt.% CeO₂ (x=1,3,5,8)合金结构及储氢性能研究
    5.1 微观结构
        5.1.1 物相分析
        5.1.2 微观形貌
        5.1.3 晶体结构
    5.2 气态储氢性能
        5.2.1 活化性能
        5.2.2 热力学性能
        5.2.3 动力学性能
    5.3 本章小结
6 铸态Mg_100-yAl_y(y=10,20,30,40)合金微观结构及储氢性能研究
    6.1 微观结构
        6.1.1 物相分析
        6.1.2 晶体结构
    6.2 气态储氢性能
        6.2.1 活化性能
        6.2.2 热力学性能
        6.2.3 动力学性能
    6.3 本章小结
7 铸态Nd_mMg_90-mAl₁₀(m=2,5,8,10)合金微观结构及气态储氢性能研究
    7.1 微观结构
        7.1.1 物相分析
        7.1.2 元素分布
        7.1.3 微观形貌
        7.1.4 晶体结构
    7.2 气态储氢性能
        7.2.1 活化性能
        7.2.2 热力学性能
        7.2.3 动力学性能
    7.3 本章小结
8 结论
    8.1 本文总结
    8.2 创新点
    8.3 工作展望
参考文献
作者简历及在学研究成果
学位论文数据集



本文编号：3849884