LiCl-KCl熔盐中电解La_(2)O_(3)-NiO制备LaNi_(5)合金

以LiCl-KCl熔盐为电解质,采用熔盐电脱氧法直接还原La_(2)O_(3)-NiO制备LaNi_(5)合金,研究电解时间对电脱氧还原制备LaNi_(5)合金的影响,探讨了在熔盐中金属氧化物电脱氧的机理。结果表明,在650℃、3.5 V槽电压下,经过10 h电解可制备LaNi_(5)合金;金属氧化物电解还原历程为:NiO优先还原为金属Ni,其次是LaNiO_(x)中La部分得到还原,并与先还原的金属Ni合金化形成LaNi_(5)合金,而金属氧化物生成较稳定的LaNiO_(x)中间产物,最后金属氧化物LaNiO_(x)进一步还原并与先还原的金属镍合金化生成LaNi_(5)合金。

LaNi_(5-x)Al_x合金吸放氢过程的滞后现象

测定了LaNi5-xAlx(x=0,0.1,0.2,0.3)合金在吸放氢过程中P C等温线的坪台压力及热力学参数。结果表明,坪台压力与热力学参数焓变ΔH,熵变ΔS随合金中Al含量的增加而降低,吸氢及放氢过程中的坪台压力存在一定的差异,即滞后现象(用滞后系数Hf表示)。Hf随温度的升高而减弱,随合金中Al含量的增加而降低。滞后现象与合金在吸放氢过程中的应力释放有关。

PMMA表面包覆LaNi_(5)合金粉末的储氢性能

LaNi_(5)储氢合金粉末易氧化,严重影响其储氢性能。本文采用溶液浸渍法将聚甲基丙烯酸甲酯(poly methyl meth acrylate,PMMA)对LaNi_(5)合金粉末进行表面包覆改性,研究粉末的微观形貌、储氢性能和抗氧化性能。结果表明,空气氧化后,PMMA包覆LaNi_(5)合金的储氢量保持在1.29%(质量分数),而LaNi_(5)合金的储氢量仅为1.15%。对比未包覆的LaNi_(5)合金,PMMA包覆LaNi_(5)合金在空气氧化后仍保持较好的吸放氢动力学性能和储氢量,且具备良好的循环稳定性。因此,PMMA包覆LaNi_(5)合金可减缓合金在空气中的氧化反应,改善合金的抗氧化性能,有利于合金的应用和储氢安全性。

利用LBM方法模拟金属氢化物储氢罐内氢气脱附的传热与传质

采用一个二维数学模型来评估金属氢化物储氢罐中氢气脱附过程中的传热和传质。模拟采用了具有D2Q9结构的格子玻尔兹曼方法(LBM),对加热流体温度、出口压力及流体与金属氢化物罐之间的对流传热系数等操作参数进行了研究,以确定它们对脱附过程性能的影响。加热液体的温度对脱附过程有重大影响。随着流体温度的升高,由于床层温度大幅上升,氢气脱附量急剧增加。此外,出口压力的降低也会显著加快脱附速度。在对流系数达到一定量前,氢气脱附会得到加强。

LaNi_(5)合金中的杂质C与H_(2)的反应研究

LaNi_(5)储氢合金中的杂质C在合金放氢过程中尤其是在高温放氢时会以CH_(4)的形式释放,从而影响氢气的纯度。氢等离子体电弧熔炼法是去除LaNi_(5)合金中杂质C的有效方法,其中H在除C过程中起到了至关重要的作用。为了研究C与H_(2)在氢等离子体电弧熔炼过程中的作用机制,本文利用气相色谱分析仪分别对熔炼前后的炉内气氛进行了分析研究。此外,依据LaNi_(5)合金与H的相互作用,本文探索了吸氢脱氢过程中,合金中杂质C与H的反应过程,并对合金高温放氢纯度及放氢后合金C含量的变化进行分析。结果表明:在氢等离子体电弧熔炼和吸氢脱氢处理过程中,LaNi_(5)合金中的C与H反应并以CH_(4)的形式逸出,从而降低了LaNi_(5)合金中的C含量。在对LaNi_(5)合金吸氢脱氢法处理过程中,合金中的原始C含量越高,500℃热解析H_(2)中的CH_(4)含量越高,且随着吸放氢循环次数的增加,释放的CH_(4)含量降低。吸氢脱氢处理可以作为去除LaNi_(5)储氢合金杂质C的有效方法,吸氢量对吸放氢前后合金中C含量的变化无显著影响,处理温度升高以及处理时间的延长有利于合金中C的去除。

车用金属氢化物-镍电池负极材料的性能

通过粉末烧结法制备不同前驱体LaNi_(5)/LaMgNi_(4)物质的量比(x)的车用金属氢化物-镍电池用La-Mg-Ni储氢合金,研究x对合金物相组成、显微组织和电化学性能的影响。储氢合金在x=0.75和0.95时,由(La,Mg)_(5)Ni_(19)和(La,Mg)_(2)Ni_(7)相组成;x=1.20时,为(La,Mg)_(5)Ni_(19)单相;x=1.50时,由(La,Mg)_(5)Ni_(19)和LaNi_(5)相组成。各储氢合金的活化性能良好,且随着x的增加,最大放电容量Q max逐渐减小,第100次循环的容量保持率S_(100)先减小、后增大;当x=1.20时,S_(100)最小、极化电阻R_(p)最大、交换电流I_(0)最小。储氢合金按氢扩散系数D从大至小依次为x=1.50、0.95、1.20和0.75。适量的(La,Mg)_(2)Ni_(7)和LaNi_(5)相,有助于提升储氢合金电极的倍率性能;电极的放电速率与D正相关。

LaNi_(5)固溶碳杂质存在形式研究

含碳杂质的LaNi_(5)在吸放氢过程中容易产生气体杂质CH_(4),进而会影响H_(2)的纯度。为认识LaNi_(5)中的固溶碳杂质的氢化行为,采用第一性原理首先对LaNi_(5)中固溶碳杂质的存在形式进行了研究。计算结果表明,理想LaNi_(5)晶体中固溶的碳原子稳定存在于2d(5个Ni原子),3f(2个La原子和4个Ni原子)间隙位置,且当碳原子存在于2d位置时更稳定,此时碳原子和镍原子间存在一定的离子键合。计算得到碳原子在3f位置向2d位置扩散的能垒为0.628 eV,表明常温下碳原子并不能从3f向2d位置扩散。考虑到实际晶体不可避免具有缺陷,进一步研究了含空位缺陷的LaNi_(5)中的碳原子的存在形式。研究发现LaNi_(5)中易形成Ni_(2c)空位,且空位中存在两个碳原子时较稳定,此时两个碳原子间存在共价作用,并与周围镍原子存在离子间的相互作用。