非晶態(tài)Ce-Mg系貯氫電極合金研究.pdf

1、稀土-鎂系儲(chǔ)氫合金由于具有貯氫量大、資源豐富及價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)已被看作是第三代儲(chǔ)氫電極合金而成為國(guó)內(nèi)外新的研究熱點(diǎn)。但是晶態(tài)稀土—鎂合金由于其氫化物熱力學(xué)穩(wěn)定性過高不能直接應(yīng)用于室溫下工作的電化學(xué)體中。研究發(fā)現(xiàn)，在稀土—鎂合金中添加Ni粉球磨制備成非晶態(tài)合金，具有很高的電化學(xué)放氫容量，但其相關(guān)機(jī)理尚未明確。因此，研究稀土—鎂系合金非晶結(jié)構(gòu)形成機(jī)理及其對(duì)電化學(xué)性能有重要的潛在價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。 本文采用將熔煉制備的CeMg11Ni

2、合金與一定量的Ni粉進(jìn)行混合球磨制備出了CeMg11Ni+xwt％Ni(x=0-200)非晶合金體系，從Ni添加量和球磨條件兩個(gè)方面對(duì)其相結(jié)構(gòu)和電化學(xué)性能進(jìn)行了研究。并進(jìn)一步研究了添加Ti粉以及碳納米粉進(jìn)行機(jī)械球磨包覆，以期獲得更好的循環(huán)穩(wěn)定性能。研究結(jié)果表明： (1)鑄態(tài)CeMg11Ni合金的放電容量很低，只有23.8mAh/g，球磨100小時(shí)后放電仍沒有明顯提高。添加適量的Ni粉球磨，可以顯著的提高合金的最大放電容量，其中添

3、加200wt％Ni球磨25h得到的復(fù)合物最大放電容量達(dá)到1050.3mAh/g，這是由于Ni具有促進(jìn)CeMg11Ni合金非晶形成作用，同時(shí)Ni具有較好的催化活性，可以為氫的氧化還原反應(yīng)提供活性位置。對(duì)于給定Ni粉添加量，存在一個(gè)最佳球磨時(shí)間可使合金的放電容量達(dá)到最大，若繼續(xù)延長(zhǎng)球磨時(shí)間，反而導(dǎo)致合金放電容量下降。這是由于在球磨時(shí)間較短時(shí)，隨著球磨時(shí)間的增加，合金非晶化程度增大，從而導(dǎo)致放電容量增大；當(dāng)球磨時(shí)間增大到某一值時(shí)，合金非晶化程

4、度提高有限，這時(shí)合金放電容量可能主要受合金顆粒尺寸的控制。 (2)雖然CeMg11Ni添加Ni球磨后具有較高的放電容量，但仍然存在循環(huán)穩(wěn)定性差的缺點(diǎn)。添加Ti球磨后，復(fù)合物的循環(huán)穩(wěn)定性得到明顯改善，而且隨著添加量的增加，合金的循環(huán)穩(wěn)定性逐漸提高，但最大放電容量和高倍率放電性能略有下降。這主要是由于合金表面形成了Ti氧化物鈍化層，阻止堿液對(duì)內(nèi)部合金的侵蝕，從而有效地提高合金的循環(huán)穩(wěn)定性；但同時(shí)鈍化膜層對(duì)表面電荷轉(zhuǎn)移反應(yīng)及氫擴(kuò)散過程