轻型防水氢电极制备工艺的研究

文中选用瑞尼镍作为氢电极的催化剂，用聚四氟乙烯乳液作为憎水组分和粘接剂制备防水氢电极，对制备过程中的破乳剂、膏团的调制及电极的合膜压制过程进行了考察，选择了操作简便，物料节省的制备工艺路线，改善了电极的性能。

碱性电解水析氢电极的研究进展

电解水制氢将成为未来绿色制氢工业的核心技术。研究新型阴极材料以有效降低阴极过电位,对降低电解水能耗和设备成本、提高生产稳定性和安全性,具有十分重要的现实意义。本文主要对碱性水溶液电解制氢工业的析氢阴极材料进行综述。围绕电极结晶结构设计和尺寸结构设计两个主要的电极发展方向,重点介绍了3类基于电沉积制备技术的Ni基电极材料:合金析氢电极、复合析氢电极、多孔析氢电极。分析了当前析氢电极在实验研发与工业应用中存在的问题。指出采用电沉积法,制备催化活性更高且适用于工业电解环境的多元复合电极材料将是今后析氢电极发展的趋势。

气体雾化贮氢电极合金Ml（Ni，Co，Mn，Ti）_5的活化性能

研究了感应熔炼后随炉冷却和经不同处理的气体雾化贮氢电极合金Ｍｌ（Ｎｉ，Ｃｏ，Ｍｎ，Ｔｉ）_５的电化学活化特性．结果表明，氢化前后合金内能的变化是影响活化性能的原因．因表面覆盖氧化膜或任何其它原因所引起的附加内能越大，或氢化时氢原子进入四面体或八面体间隙位置所引起的应变能越大，活化越困难．

Nd替代La对La-Mg-Ni系A_2B_7型贮氢电极合金性能的影响

用冷坩锅磁悬浮熔炼方法制备了La0.7-xNdxMg0.3(NiCoAl)3.5(x=0,0.1,0.3,0.5,0.7)贮氢电极合金,采用X射线衍射Rietveld法、三电极体系及扫描电镜研究合金的相结构和电化学性能以及电极的表面状态。Rietveld法分析表明:合金为多相结构,主相均为Ce2Ni7型六方相,还包括CaCu5型六方相、PuNi3型菱方相、MgCu2型立方相及CrB型正交相;且随着Nd含量x的增加,主相含量增加,相应CaCu5型和MgCu2型相含量降低,PuNi3型相含量则在一定范围内波动;且各组成相单胞体积均呈线性降低趋势。p—c—t曲线显示,合金放氢平台区域变窄,平台压力升高,平台先稍有倾斜后逐渐平坦。电化学性能测试显示,最大放电容量基本呈线性递减;活化性能优异;高倍率放电性能先提高后稍有降低;循环稳定性得到改善。

热处理对La-Mg-Ni系贮氢电极合金性能的影响(Ⅱ)贮氢及电化学性能

用冷坩埚磁悬浮熔炼方法制备铸态La0.7Mg0.3(Ni0.81Co0.15Al0.04)3.4贮氢电极合金,并分别在1073、1173和1273K温度下热处理8h得到不同的热处理态合金,采用ICP-AES、三电极体系、显微硬度测试、XRD、SEM及EDS等研究合金的Mg含量、电化学性能、显微硬度及相应电极的表面状态。ICP-AES分析表明,合金的Mg含量随着热处理温度的升高而降低。P-C-T曲线显示随着热处理温度的升高,合金放氢平台的平台区域先变宽后变窄,平台压力先降低后升高再降低,平台先变得平坦后倾斜。电化学性能测试表明,合金电极的最大放电容量先增加后减小,循环稳定性先提高后有所降低;其中1173K,8h热处理态La0.7Mg0.3(Ni0.81Co0.15Al0.04)3.4合金具有良好的综合电化学性能,可以用作高容量电极材料。

电化学技术制备析氢电极材料的研究进展

电化学方法是制备析氢电极材料最常用、最简单的方法之一。介绍了采用电化学方法制备晶态合金、纳米晶合金、非晶态合金及复合金属等析氢电极材料的研究进展,并对电极催化析氢机理进行了概述。

质子交换膜燃料电池中氢电极和氧电极性能的研究

采用三种活性碳和三种还原剂,通过化学还原得到Pt/C催化剂.将涂在碳布上的Pt/C催化剂在125℃下热压在Nafion膜上,制成氢电极和氧电极,用循环伏安和极化方法研究了Pt/C-Nafion膜电极的性能.结果表明,这种电极的性能主要与活性碳的种类有关,而制备催化剂的还原剂起着次要的作用.对质子交换膜燃料电池的电流-电压性能和放电行为进行了初步研究.

不同化学计量比稀土镁基贮氢电极合金结构和电化学性能

用冷坩锅磁悬浮熔炼的方法制备了不同化学计量比的La0.7Mg0.3(Ni0.85Co0.15)x (x=3.0, 3.1, 3.2, 3.3, 3.4, 3.5) 稀土镁基贮氢电极合金, 采用X射线衍射和三电极测试体系研究了合金的相结构和电化学性能.X射线衍射分析结果表明, 该系列合金均由(La, Mg)Ni3相、 (La, Mg)2Ni7相、 LaNi5相及少量杂质相组成, 为多相结构;随着化学计量比x的增加, (La, Mg)Ni3相的含量降低, 相应LaNi5相的含量增加.电化学测试结果表明, 该系列合金的最大放电容量均高于目前已商品化的稀土基AB5型贮氢电极合金的最大放电容量(310～330 mAh·g-1), 且当x=3.4时, 合金的最大放电容量可达395.4 mAh·g-1, 较AB5型合金高约30%, 是合金中各相的含量比例较为合适的结果;该系列合金活化性能、倍率放电性能良好, 并随着化学计量比x的增加得到进一步改善, 这与同时作为贮氢相和催化相的LaNi5相含量的增加有关;在电化学吸放氢循环过程中, 合金的循环稳定性较差, 有待进一步提高.

退火处理对MlNi_(4.0)Al_(0.3)Si_(0.1)Fe_(0.6)无Co储氢电极合金的微结构和电化学性能的影响

研究了退火处理(1173～1273K、3h)对无Co贮氢合金MlNi4.0Al0.3Si0.1Fe0.6的微结构和电化学性能的影响。XRD分析表明,退火态合金仍为单相CaCu5型结构,但合金相的成分和结构的均匀性得到明显改善。金相观察和能谱分析显示:铸态合金为比较粗大的树枝晶结构并存在明显的成分偏析;经1173K处理后的合金仍为树枝晶,且树枝结构更为明显;但经1223～1273K处理后合金的显微组织转变为等轴晶;退火处理使合金中元素的分布趋于均匀化。电化学测试表明,退火处理后合金的放电容量有所提高,循环稳定性得到显著改善,但高倍率放电性能略有降低。研究发现,退火态合金电极的交换电流密度及氢在合金中的扩散系数较铸态合金的有所减小是导致其高倍率放电性能降低的主要原因。

低钴AB_5型稀土系贮氢电极合金的研究

为了进一步降低AB5型混合稀土系贮氢合金的成本,采用Cr,Si,Cu替代Co和调节化学计量比的方法制备低钴AB5型贮氢合金。结果表明:3种取代元素在寿命方面的效果依次为Si>Cr>Cu,在放电容量和活化性能方面依次是Cu>Cr>Si。Cr,Cu,Si只有少量的替代才可能发挥其有利影响;通过非化学计量比的调节,低钴混合稀土系贮氢电极合金的放电容量、活化性能及倍率放电能力都能较好地达到实用要求,但是循环寿命有待提高。

热处理温度对AB_5型MlNi3.60Co0.85Mn0.40Al0.15贮氢电极合金微结构和电化学性能的影响

研究了铸态及经加热温度为 12 73～ 13 73K、保温时间 8h和水冷处理后AB5型MlNi3 .60Co 0 .85Mn0 .4 0Al0 .15贮氢电极合金的微结构和电化学性能。结果表明 :铸态合金的显微组织为典型的树枝晶结构 ,经 12 73K处理后合金的显微组织仍为树枝晶 ,但树枝结构不明显 ,经 13 73K处理后合金的显微组织为柱状晶 ;与铸态合金相比 ,经 12 73K处理后合金的活化性能降低 ,电化学容量和高倍率放电性能基本保持不变 ,循环寿命改善 ;经 13 73K处理的合金活化性能降低 ,电化学容量明显减小 ,高倍率放电性能降低 ,循环寿命显著改善。

热处理对La_(0.7)Mg_(0.3)(Ni_(0.85)Co_(0.15))_(3.4)贮氢电极合金性能的影响

用冷坩埚磁悬浮熔炼方法制备铸态La0.7Mg0.3(Ni0.85Co0.15)3.4贮氢电极合金,并分别在1 073 K、1 173 K和1 273 K温度下热处理8 h得到热处理态合金,研究了合金的Mg含量、相结构、电化学性能、显微硬度及相应电极的表面状态.研究结果表明:合金中Mg的质量分数随着热处理温度的升高从2.38%降低到2.03%;铸态及1 173 K热处理态合金的主相均为Ce2Ni7型六方相,还包括CaCu5型六方相、PuNi3型菱方相、MgCu2型立方相及BCr型正交相,热处理还使各组成相的晶胞体积均有所增加;随着热处理温度的升高,合金放氢平台的平台压力先降低到0.004 3MPa,然后升高到0.012 1 MPa,再降低到0.007 1 MPa;合金电极的最大放电容量先增加到406.8mA.h/g,然后减小到361.8 mA.h/g;循环稳定性从铸态时的59.6%不断增加到76.0%.

高性能贮氢电极合金的研究进展

报道了高性能贮氢电极合金的研究进展主要内容包括 ＡＢ５型贮氢合金的 Ａ 侧稀土元素组成、主要杂质元素（Ｆｅ，Ｓｉ，Ｍｇ）以及合金制备技术（真空退火处理和快速凝固）对合金的相结构和电化学性能的影响、ＡＢ２型Ｚｒ基Ｌａｖｅｓ相合金的相结构和相组成与电化学性能的关系。

热处理对La-Mg-Ni系贮氢电极合金性能的影响--显微组织及相分析

用冷坩埚磁悬浮熔炼方法制备铸态La0.7Mg0.3(Ni0.81Co0.15Al0.04)3.4贮氢电极合金,并在1173K温度下热处理8h得到热处理态合金,采用XRD、FESEM及EDS研究相结构、显微组织及相成分。Rietveld法全谱拟合分析表明,铸态及热处理态合金为多相结构,主相为Ce2Ni7型六方相,还包括CaCu5型六方相、PuNi3型菱方相、MgCu2型立方相及BCr型正交相。热处理后Ce2Ni7型主相含量从63.6%(质量分数)增加到70.1%,热处理还使各组成相的晶胞体积均有所增加。铸态合金的显微组织为板条状,热处理后板条状组织消失。FESEM结合EDS分析表明,热处理使铸态合金中的Ni相消失且出现富Mg相,同时使主要贮氢相间Ni元素和Mg元素的浓度差减小。

贮氢电极电化学阻抗谱及其数学模型

从分析贮氢电极的放电过程着手，建立了具有明显物理意义贮氢电极电化学阻抗谱（EIS）的数学模型．以该数学模型为基础，讨论了与电极材料性质和电极荷电状态相联系的一些参数，如：双电层电容Cd1、原子氢扩散系数D、吸附平衡常数Keq、吸附反应速率常数和放电深度（DOD）对贮氢电极电化学阻抗谱（EIS）的影响，此外，该数学模型较好地解释了实验结果，这也证明了模型的正确性。

铝在新型稀土镁基AB_3型贮氢电极合金中的作用研究

借助于自制的开口式H型玻璃三电极测试体系,并在大量的前期实验工作基础上,研究了新型稀土镁基AB3型贮氢电极合金的性能以及添加Al的作用。发现用适量Al替代Ni可降低稀土镁基AB3型合金La0.7Mg0.3(Ni0.85Co0.15)3.5的氢化反应焓变和气态放氢平台压力,使合金氢化物变得更稳定;同时,使合金电化学循环100周期的容量保持率从63.8%提高到90.6%,有效解决了合金放电容量迅速衰减的难题;但Al的添加也降低了合金的最大放电容量、倍率放电性能和活化性能。

（Zr，Ti）（V，Mn，Pd，Ni，Fe）_2系贮氢电极合金的循环稳定性

（Ｚｒ，Ｔｉ）（Ｖ，Ｍｎ，Ｐｄ，Ｎｉ，Ｆｅ）_２系贮氢电极合金具有较高的电化学容量（３７１ｍＡ·ｈ／ｇ）．在充放电循环过程中，发生合金组元有选择地溶出，致使合金Ｃｌ４主相结构严重畸变，逐渐丧失了可逆贮氢能力．ＸＰＳ结果表明，贮氢电极合金内３ｄ过渡族元素因氧化并溶于ＫＯＨ中而在电极合金表面贫乏．降低合金中Ｔｉ含量，可提高（Ｚｒ，Ｔｉ）（Ｖ，Ｍｎ，Ｐｄ，Ｎｉ，Ｆｅ）_２系贮氢电极合金的循环稳定性能．

电化学方法研究贮氢电极合金的P-C-T曲线

根据电化学和热力学的基础理论,考虑了氢气的逸度、碱液中水的活度以及碱液中水蒸汽的分压等影响因素,精确计算了金属氢化物电极反应的能斯特方程。结合三电极测试体系,建立了一套贮氢电极合金的P-C-T曲线电化学测定方法,并给出实验操作及相关参数确定的细节。该方法适用于涉及到大量实验工作的贮氢电极合金的成分优化及工艺研究。

新型钛钒系贮氢电极合金

研究了新型钛钒系贮氢电极合金Ti0 .8Zr0 .2 V2 .665Mn0 .53 5Cr0 .8Ni的相结构、微观组织及电化学性能。XRD及EDS分析表明 :铸态合金主要由C14Laves相母体和树枝晶的钒基固溶体相组成 ,同时由于成分偏析的缘故 ,合金中还存在少量的TiNi基的第三相。热处理使得合金中C14Laves相及钒基固溶体相的晶胞参数和晶胞体积增大 ,促进合金成分的均匀化 ,同时极大地改善了合金电极的综合电化学性能。

吸氢电极

本文综述了有关吸氢电极制备,热力学和动力学性质,电极寿命以及自放电等方面的研究概况。