钇对AB 5 型La 0.7-x Y x Ce 0.3 Ni 3.9 Co 0.45 Mn 0.35 Al 0.3 储氢
发布时间：2020-12-24 05:34
用真空电弧熔炼和热处理（1000℃×10 h）制备了AB5型La0.7-xYxCe0.3Ni3.9Co0.45Mn0.35Al0.3（x=0, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4）退火合金,研究了A端Y元素对退火合金微观组织、相结构及电化学性能的影响。XRD和SEM电镜分析结果表明,退火合金微观组织均有CaCu5型主相和少量第二相组成,随Y含量的增大,主相的晶胞参数a,c及晶胞体积V依次减小。电化学测试结果表明:经100次充放电循环后的容量保持率S100=77.6%～88.1%,合金电极的高倍率放电性能HRD900=86.9%～92.9%。Y元素的添加对提高合金的循环寿命效果显著。其中Y含量x=0.2时的合金具有较好的综合电化学性能, 100次充放电后的循环寿命S100=88.1%,高倍率放电性能HRD900
【文章来源】：中国稀土学报. 2020年05期 北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
La0.7-xYxCe0.3Ni3.9Co0.45Mn0.35Al0.3(x=0～0.4)合金XRD图谱
表1 合金La0.7-xYxCe0.3Ni3.9Co0.45Mn0.35Al0.3(x=0～0.4)的晶体结构参数Table 1 Cell parameters of La0.7-xYxCe0.3Ni3.9Co0.45Mn0.35Al0.3 (x=0～0.4) alloys Samples Lattice constants Cell volumeV/10-3 nm3 a/10-1 nm c/10-1 nm c/a x=0 5.0181 4.0420 0.8055 88.1466 x=0.1 5.0064 4.0409 0.8071 87.7122 x=0.2 4.9890 4.0341 0.8086 86.9577 x=0.3 4.9781 4.0356 0.8106 86.6111 x=0.4 4.9670 4.0331 0.8120 86.1694表2 EDS能谱分析Table 2 EDS spectrum analysis Samples Area composition/(%, atom fraction) La Ce Y Ni Co Mn Al Area 1 9.6 3.7 3.3 69.3 5.9 6.1 2.1 Area 2 8.9 3.0 3.1 60.5 0.9 21.3 2.3
图3为La0.7-xYxCe0.3Ni3.9Co0.45Mn0.35Al0.3 (x=0～0.4)(其中Co的质量分数为6%)电极在电流密度为300 mA·g-1经多次充放电后的循环曲线,其中镶嵌的小图是充放电电流密度为60 mA·g-1时的活化曲线。 由图3中的小图可知, 所有合金均具有优良的活化性能, 经2次充放电后可达到最大放电容量。 随x增加, 合金电极放电容量由x=0的348.4 mAh·g-1提升至x=0.1的351.8 mAh·g-1, 然后又降低至x=0.4的294.5 mAh·g-1, 呈现出先增大后减小的规律, 说明Y的加入可以提高合金的活化性能, 但并不是越多越好。 由图3循环曲线明显看出Y元素的添加对提高合金的循环寿命效果显著, 不加Y元素的合金电极容量保持率S100为84.8%, 添加量为x=0.1, 0.2, 0.3, 0.4时合金的容量保持率S100分别为86.3%, 92.5%, 89.3%, 88.5%, 其中Y含量在x=0.2时循环稳定性最好, 说明适量的Y元素对合金电极的循环稳定性有益。由于金属界面的氧化和腐蚀影响储氢合金循环稳定性, 所以通过测量合金的Tafel极化曲线来表征合金的抗氧化能力, 如图4, 拟合结果见表3。 结果表明, 合金电极的腐蚀电位分别为-0.9276, -0.9160, -0.8916, -0.8932和-0.9138 V (x=0, 0.1, 0.2, 0.3和0.4), 随着Y的增多, 合金的腐蚀电位先增大后减小, 由于更高的电位表示电极具有更好的耐腐蚀性, 意味着合金的耐腐蚀性也是先增大后减小, 因此Y的加入会增强合金的耐腐蚀性, 这验证了合金的耐腐蚀性和循环稳定性的正相关性。 另外结合表1, 此系列合金的体积V随着x的增加而减小, 是因为合金在反复吸放氢过程中产生应力、 应变能量导致晶格膨胀, 从而降低其抗粉碎能力, 这不利于其循环稳定性, 因此合金的循环稳定性是随着Y元素含量的增多呈现先增大后减小的趋势。 此结果与Yang等[9]报道一致, 适量的Y取代, 一方面减缓了La3+和OH-的扩散速率, 所以降低了合金在碱液中的腐蚀速率; 另一方面成分优化抑制了合金表面腐蚀产物的增长率, 增强了合金的耐腐蚀性, 所以使得加Y的合金循环稳定性增强。
【参考文献】：
期刊论文
[1]稀土元素对R-Y-Ni系A2B7型无镁储氢合金微观结构和电化学性能的影响[J]. 姜婉婷,罗永春,赵磊,邓安强,张国庆. 无机化学学报. 2018(10)
[2]无镁超点阵结构A2B7型La1-xYxNi3.25Mn0.15Al0.1合金的储氢和电化学性能[J]. 赵磊,罗永春,邓安强,姜婉婷. 高等学校化学学报. 2018(09)
[3]稀土系A2B7型La1-xScxNi2.6Co0.3Mn0.5Al0.1（x=0～0.5）储氢合金相结构和电化学性能研究[J]. 梅兴志,罗永春,张国庆,康龙. 无机材料学报. 2015(10)
[4]快凝储氢合金La0.8Ce0.2Ni4.65-xMn0.9Ti0.05(V0.3Fe0.4Al0.3)x微观结构和电化学性能研究[J]. 李新宇,罗永春,王浩,康龙. 中国稀土学报. 2015(05)
硕士论文
[1]元素Y、Zr替代对AB5型储氢合金结构及电化学性能的影响[D]. 王雨潇.内蒙古科技大学 2019
[2]超长寿命低钴AB5型储氢合金的制备及性能研究[D]. 罗磊.华南理工大学 2016
本文编号：2935081
【文章来源】：中国稀土学报. 2020年05期 北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
La0.7-xYxCe0.3Ni3.9Co0.45Mn0.35Al0.3(x=0～0.4)合金XRD图谱
表1 合金La0.7-xYxCe0.3Ni3.9Co0.45Mn0.35Al0.3(x=0～0.4)的晶体结构参数Table 1 Cell parameters of La0.7-xYxCe0.3Ni3.9Co0.45Mn0.35Al0.3 (x=0～0.4) alloys Samples Lattice constants Cell volumeV/10-3 nm3 a/10-1 nm c/10-1 nm c/a x=0 5.0181 4.0420 0.8055 88.1466 x=0.1 5.0064 4.0409 0.8071 87.7122 x=0.2 4.9890 4.0341 0.8086 86.9577 x=0.3 4.9781 4.0356 0.8106 86.6111 x=0.4 4.9670 4.0331 0.8120 86.1694表2 EDS能谱分析Table 2 EDS spectrum analysis Samples Area composition/(%, atom fraction) La Ce Y Ni Co Mn Al Area 1 9.6 3.7 3.3 69.3 5.9 6.1 2.1 Area 2 8.9 3.0 3.1 60.5 0.9 21.3 2.3
图3为La0.7-xYxCe0.3Ni3.9Co0.45Mn0.35Al0.3 (x=0～0.4)(其中Co的质量分数为6%)电极在电流密度为300 mA·g-1经多次充放电后的循环曲线,其中镶嵌的小图是充放电电流密度为60 mA·g-1时的活化曲线。 由图3中的小图可知, 所有合金均具有优良的活化性能, 经2次充放电后可达到最大放电容量。 随x增加, 合金电极放电容量由x=0的348.4 mAh·g-1提升至x=0.1的351.8 mAh·g-1, 然后又降低至x=0.4的294.5 mAh·g-1, 呈现出先增大后减小的规律, 说明Y的加入可以提高合金的活化性能, 但并不是越多越好。 由图3循环曲线明显看出Y元素的添加对提高合金的循环寿命效果显著, 不加Y元素的合金电极容量保持率S100为84.8%, 添加量为x=0.1, 0.2, 0.3, 0.4时合金的容量保持率S100分别为86.3%, 92.5%, 89.3%, 88.5%, 其中Y含量在x=0.2时循环稳定性最好, 说明适量的Y元素对合金电极的循环稳定性有益。由于金属界面的氧化和腐蚀影响储氢合金循环稳定性, 所以通过测量合金的Tafel极化曲线来表征合金的抗氧化能力, 如图4, 拟合结果见表3。 结果表明, 合金电极的腐蚀电位分别为-0.9276, -0.9160, -0.8916, -0.8932和-0.9138 V (x=0, 0.1, 0.2, 0.3和0.4), 随着Y的增多, 合金的腐蚀电位先增大后减小, 由于更高的电位表示电极具有更好的耐腐蚀性, 意味着合金的耐腐蚀性也是先增大后减小, 因此Y的加入会增强合金的耐腐蚀性, 这验证了合金的耐腐蚀性和循环稳定性的正相关性。 另外结合表1, 此系列合金的体积V随着x的增加而减小, 是因为合金在反复吸放氢过程中产生应力、 应变能量导致晶格膨胀, 从而降低其抗粉碎能力, 这不利于其循环稳定性, 因此合金的循环稳定性是随着Y元素含量的增多呈现先增大后减小的趋势。 此结果与Yang等[9]报道一致, 适量的Y取代, 一方面减缓了La3+和OH-的扩散速率, 所以降低了合金在碱液中的腐蚀速率; 另一方面成分优化抑制了合金表面腐蚀产物的增长率, 增强了合金的耐腐蚀性, 所以使得加Y的合金循环稳定性增强。
【参考文献】：
期刊论文
[1]稀土元素对R-Y-Ni系A2B7型无镁储氢合金微观结构和电化学性能的影响[J]. 姜婉婷,罗永春,赵磊,邓安强,张国庆. 无机化学学报. 2018(10)
[2]无镁超点阵结构A2B7型La1-xYxNi3.25Mn0.15Al0.1合金的储氢和电化学性能[J]. 赵磊,罗永春,邓安强,姜婉婷. 高等学校化学学报. 2018(09)
[3]稀土系A2B7型La1-xScxNi2.6Co0.3Mn0.5Al0.1（x=0～0.5）储氢合金相结构和电化学性能研究[J]. 梅兴志,罗永春,张国庆,康龙. 无机材料学报. 2015(10)
[4]快凝储氢合金La0.8Ce0.2Ni4.65-xMn0.9Ti0.05(V0.3Fe0.4Al0.3)x微观结构和电化学性能研究[J]. 李新宇,罗永春,王浩,康龙. 中国稀土学报. 2015(05)
硕士论文
[1]元素Y、Zr替代对AB5型储氢合金结构及电化学性能的影响[D]. 王雨潇.内蒙古科技大学 2019
[2]超长寿命低钴AB5型储氢合金的制备及性能研究[D]. 罗磊.华南理工大学 2016
本文编号：2935081
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jinshugongy/2935081.html
教材专著
