合金化对ZrFe 2 基合金的高压储氢热力学性能调控

发布时间：2025-01-20 18:48

　　高压复合储氢罐结合了气态储氢与固态储氢的优势,同时具备较高的体积储氢密度与质量储氢密度,且充氢压力低,为实现安全高密度的车载储氢提供了一种解决方案。发展在高压条件下具有良好吸/放氢特性的储氢材料是提升高压复合储氢罐性能的关键。ZrFe₂合金因其动力学速度快、脱氢完全、循环稳定性好等优点,具有很大的潜力,但其平台压过高、储氢量低、滞后系数高、平台斜率大等缺陷限制了其应用。本论文在非化学计量Zr_1.05Fe₂的基础上,采用电弧熔炼方法,制备了一系列添加过渡金属元素的三元、四元Zr-Fe基合金;运用XRD、SEM等研究了合金的组织结构;利用PCI方法测定了添加不同合金元素的Zr-Fe基合金的储氢性能。论文的主要结果如下:本文首先研究了Zr_1.05Fe_1.8M_0.2（M=V、Cr、Mn、Mo）的储氢性能,初步探索了过渡族合金元素部分取代Fe的作用。结果表明,V能有效降低合金的平台压力,减小吸/放氢滞后,但合金低温下脱氢不完全,且平台斜率增大;Cr在降低平台压和提升储...

【文章页数】：90 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 氢的存储方式
        1.2.1 气态储氢
        1.2.2 液态储氢
        1.2.3 固态储氢
    1.3 合金储氢的机理
        1.3.1 合金储氢的基本原理
        1.3.2 合金储氢热力学
    1.4 轻质高压复合储氢罐及高压储氢合金的研究进展
        1.4.1 轻质高压复合储氢罐
        1.4.2 ZrFe₂基高压储氢合金的研究进展
    1.5 本文研究依据与主要内容
第二章 实验方法
    2.1 实验流程与思路
    2.2 样品制备
        2.2.1 实验药品
        2.2.2 合金制备
    2.3 样品的结构与形貌表征
        2.3.1 X射线衍射分析(XRD)
        2.3.2 扫描电镜(SEM)与能谱(EDS)分析
    2.4 样品储氢性能测试
第三章 过渡族元素替代对ZrFe₂合金的结构与储氢性能影响初探
    3.1 引言
    3.2 Zr_1.05Fe_1.8M_0.2(M=V、Cr、Mn、Mo)的结构表征
    3.3 Zr_1.05Fe_1.8M_0.2(M=V、Cr、Mn、Mo)的储氢与热力学性能
        3.3.1 Zr_1.05Fe_1.8M_0.2(M=V、Cr、Mn、Mo)的储氢性能
        3.3.2 Zr_1.05Fe_1.8M_0.2(M=V、Cr、Mn、Mo)的储氢热力学性能
    3.4 Zr_1.05Fe_1.8M_0.2(M=V、Cr、Mn、Mo)吸/放氢后的结构变化
    3.5 本章小结
第四章 Zr-Fe-Cr与Zr-Fe-Mn三元合金的结构与储氢性能
    4.1 引言
    4.2 Zr-Fe-Cr与Zr-Fe-Mn合金的结构
    4.3 Zr-Fe-Cr合金的储氢性能
    4.4 Zr-Fe-Mn合金的储氢性能
    4.5 Zr-Fe-Cr与Zr-Fe-Mn吸/放氢后的结构变化
    4.6 本章小结
第五章 添加V、Ti形成四元合金对Zr-Fe-Cr与Zr-Fe-Mn合金结构与储氢性能的影响
    5.1 引言
    5.2 Zr-Fe-Cr-V与Zr-Fe-Mn-V合金的结构与储氢性能
        5.2.1 Zr-Fe-Cr-V与Zr-Fe-Mn-V合金的结构
        5.2.2 Zr-Fe-Cr-V与Zr-Fe-Mn-V合金的储氢性能
    5.3 Zr-Ti-Fe-Cr与Zr-Ti-Fe-Mn合金的结构与储氢性能
        5.3.1 Zr-Ti-Fe-Cr与Zr-Ti-Fe-Mn合金的结构
        5.3.2 Zr-Ti-Fe-Cr与Zr-Ti-Fe-Mn合金的储氢性能
    5.4 Zr-Fe基高压储氢合金的潜在应用
    5.5 本章小结
全文总结与工作展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果
致谢
附件



本文编号：4029537