变温法测量贮氢材料氢系P-C-T曲线

描述了采用变温法测量室温下平衡压为 10 -3 ～ 10 -5Pa量级、易于毒化的贮氢材料 氢系P C T曲线的测量原理、装置和具体测试步骤等 ,并通过测量贮氢材料 氢系P C T曲线检验了变温法的操作可行性 。

LaNi_(4.25)Al_(0.75)吸氘过程热力学与动力学研究

研究了LaNi_(4.25)Al_(0.75)吸D_(2)的P-C-T特性。在C为1,2,3时,其焓变分别为-42.61,-42.08,-39.35 kJ/mol;其熵变分别为-116.58,-112.45,-110.07 J/(mol·K)。通过对比JMA模型、Jander模型与Chou模型拟合结果与实验数据的逼近程度,发现本实验条件下,JMA模型更为适宜。测定结果表明三维主体成核及长大是LaNi_(4.25)Al_(0.75)吸D_(2)过程的控速步骤,其反应活化能为32.6025 kJ/mol。

LaNi_(4.25)Al_(0.75)D_(x)解析过程的热力学与动力学研究

研究了LaNi_(4.25)Al_(0.75)D_(x)解析过程的P-C-T特性。在C值为1,2,3时,其焓变分别为43.272,44.834,45.772 kJ/mol;其熵变分别为113.596,118.415,124.701 J/(mol·K)。利用JMA、Jander和Chou等动力学模型研究LaNi_(4.25)Al_(0.75)D_(x)的解析过程,获得LaNi_(4.25)Al_(0.75)D_(x)解析过程的动力学参数。Chou模型拟合结果表明扩散步骤是LaNi_(4.25)Al_(0.75)D_(x)解析过程的控速步骤。通过JMA模型、Jander模型与Chou模型分别获得LaNi_(4.25)Al_(0.75)D_(x)解析反应的活化能为32.497,28.317,37.480 kJ/mol。

储氢合金压力-组成-温度关系性能测试研究

在评价储氢材料性能的众多参数中,P-C-T曲线是衡量储氢材料性能的关键性参数。本文通过对储氢材料储氢过程特点的分析,自行设计安装了一套测量储氢材料储氢性能的装置,原理简单,测量精度高,操作方法简捷,实验所得样品合金P-C-T曲线基本符合理想P-C-T曲线。

“T/C⁃P不整合双地层结构”的压实—离心流渗滤作用与油气富集——以准噶尔盆地玛东斜坡区三叠系百口泉组为例

为探讨大气淡水对不整合面上覆地层的渗滤效应,利用地震—地质综合剖面、储层物性、油—水等流体地球化学参数及试油、试采等资料,综合分析与不整合面有关的地层结构及压实—离心流分布特征,揭示了在“T/C‑P不整合双地层结构”控制下,大气淡水通过压实—离心流方式对T/P不整合面上覆地层进行垂向渗滤,导致玛东斜坡区三叠系百口泉组油气充注程度较低。结果表明:玛东斜坡区T/P不整合面之上的百口泉组压实—离心流渗滤带的流体势方向与重力势方向相反,其成因与百口泉组底部富泥砂砾岩岩相及伴生的润湿水相的毛细管自吸作用密切相关;大气淡水主要沿着T/P不整合面之上百口泉组富泥砂砾岩内部的微细孔喉向上渗滤,形成自下而上流动的压实—离心流;压实—离心流垂向渗滤深度约为45 m,平面延伸距离约为28 km;压实—离心流的逆重力势方向流动特征导致百口泉组油气充注程度整体较低,油气主要富集于砂层组中上部物性较优的贫泥砂砾岩储层中。最后,“根据T/C‑P不整合双地层结构”的压实—离心流渗滤作用与油气富集特征确定百口泉组油层测井定量识别标准为lgRT>1.4Ω·m(电阻率RT>25Ω·m)、纵波阻抗IMP<9000 g·cm^(−3)·m·s^(−1);利用RT‑IMP联合约束油层定量预测图板预测了夏子街扇东翼(面积为98 km^(2))、玛东盐北扇(面积为104 km^(2))两个油气富集区。

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。

Ti-Mo合金的结构及吸放氢性能研究

利用X衍射等技术对纯钛和5种成分(Ti-5,10,20,30和40Mo,质量分数, ％)Ti—Mo二元合金吸氢前后的相组成、晶格常数变化和吸氢特性进行了研究.结果显示: 5种成分Ti—Mo合金饱和吸氢后均形成了较单一的面心立方δ相氢化物(Ti(1-x)MoxH1.97).δ相晶格常数随Mo含量增加先呈增加趋势,约10％Mo含量处达最大值,Mo含量继续增加则呈降低趋势,而体心立方β相TiMo合金的晶格常数随Mo含量的增加呈单一的减小趋势.随Mo含量的增加,氢化物的室温平衡压逐渐增加,但含Mo量不大于10％时,增加量并不明显.结合第一原理计算的相应结果,对上述现象进行讨论.

La-Mg-Ni系A_2B_7型贮氢合金的结构与电化学性能

合金结构研究表明，La2-xMxNi7（x=0．3-0．8）主要由Ce2Ni7，Gd2C07，PuNi3型物相组成。合金中Mg含量对合金相结构有着重要影响，主相的晶胞参数随Mg含量（x）的增加呈线性减小，合金的吸放氢平台也随之升高。电化学测试表明，随合金中Mg含量的增加，合金电极的放电容量先增大后减小，合金电极的循环稳定性呈恶化趋势，La1.4M0.6Ni7合金电极具有最高的电化学放电容量（378mAh·g^-1），La1.6M04Ni7合金电极具有最佳的循环稳定性（S270=81％）。合金电极的高倍率放电性能（HRD）随Mg含量的增加而增大。当合金中Mg含量较低时（x≤0．5），合金电极反应速度控制步骤为氢在合金体相中的扩散；当Mg含量较高时（x≥0．5），合金电极反应速度控制步骤转变为电极表面的电荷转移。

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。

La_(0.7)Mg_(0.3)Ni_(3.4-x)Co_(0.6)Mn_x(x=0.0～0.5)贮氢电极合金的结构、储氢特性及电化学性能

La0.7Mg0.3Ni3.4-xCo0.6Mnx(x=0.0-0.5)合金主要由(La,Mg)Ni3相和LaNi5相构成,各相的晶胞参数和晶胞体积均随Mn含最的增加而增大。随Mn含量的增加,合金的放氢平衡压力从0.128MPa(x=0.0)下降到0.067MPa(x=0.5),导致最大吸氢量从x=0.0时的1.19%(质量分数,下同)逐渐增加到x=0.4时的1.38%。合金的最大放电容量随Mn含量的增加首先从330.4mAh/g(x=0.0)增加到360.6mAh/g(x=0.4),然后减小到346.9mAh/g(x=0.5)。随Mn替代量的增加,合金电极的高倍率放电能力先改善后降低,合金电极的表面反应阻抗先降低后升高,而氢的扩散系数先增加后减小,说明合金的电化学动力学性能首先提高然后降低。

La_(1.3)CaMg_(0.7)Ni_9储氢合金

采用XRD分析了La1.3CaMg0.7Ni9储氢合金的晶体结构,并研究了合金的气相储氢特性以及电化学性能。结果表明,合金由具有PuNi3结构的LaNi3主相和LaNi5、LaNi2.28第二相构成;在1.6MPa氢压和300K下,合金的储氢量达到1.68%(质量分数),比纯LaNi5的储氢量提高了20%;合金的活化性能良好,经3个充放电循环即可完全活化,其放电容量达到395mA·h/g,比AB5型储氢合金的容量提高了23%,经100次循环后容量保持率为80%。

LaNi_(5-x)Al_x合金的Al含量对吸氢量和平衡氢压的影响

在研究LaNi5-xAlx 合金系的结构特性、储氢性能及热力学性能的基础上 ,分析讨论了Al的加入使LaNi5-xAlx 合金系晶胞体积增大的同时 ,引起了晶格的各向异性膨胀 ,以及这种非平衡的空间增长对吸氢量和平衡氢压的影响。结果表明 ,添加Al的合金化影响了原子间的相互作用 ,导致了原子间距的重新调整 ,从而导致了储氢性能的变化。根据实验数据导出了LaNi5-xAlx 金属间化合物中的Al含量x与平台压力间的对应关系。晶格的各向异性膨胀与吸氢量之间呈很好的线性关系 ;Seitz半径随Al的加入而增大 ,有利于平衡氢压的降低 ;同时吸氢量可能由于晶格畸变增大而减少。

Mn含量对La_(0.65)Mg_(0.35)Ni_(3.1-x)Mn_x(x=0.0～0.4)贮氢合金高温电化学性能的影响

研究了Mn含量对La0.65Mg0.35Ni3.1-xMnx(x=0.0,0.1,0.2,0.3,0.4)贮氢电极合金高温(333K)放电性能的影响。随Mn含量的增加,该系列合金电极在70 mA.g-1放电电流密度下的高温容量保持率从93.9%(x=0.0)增加到119.4%(x=0.4),而且,x>0.1合金的高温容量保持率几乎相同。333K的电化学P-C-T曲线测试结果表明,Mn对Ni的部分代替明显降低了合金的放氢平台压,x>0.1合金的吸/放氢平台滞后相对较小,说明x>0.1合金的高温特性有所改善。腐蚀曲线测量结果表明,由于合金中Mn的存在,合金电极的腐蚀电流Icorr减小,腐蚀电位Ecorr正移,表明合金的耐腐蚀性能增强。

MlNi_(5-x)Sn_x合金贮氢性能研究

研究了富镧混合稀土贮氢合金ＭｌＮｉ５ 及加Ｓｎ 后对合金的结构、活化性能、吸氢容量和平衡氢压等性能的影响。通过Ｘ 射线衍射分析进行物相分析， 测试了２９８ ，３１３，３３３ Ｋ 温度下合金的吸、放氢ＰＣＴ曲线。结果表明，ＭｌＮｉ５ － ｘＳｎｘ 合金（ｘ＝０ ～０．４） 为六方晶体结构的单相组织。以Ｓｎ 部分取代Ｎｉ 改善了ＭｌＮｉ５ 的活化特性， 并使平台压力降低， 吸、放氢滞后减小。随着Ｓｎ 含量增加， 晶胞体积增大， 平衡氢压降低， 生成热减小， 氢化物稳定性提高。而少量的Ｓｎ 对吸氢能力降低较小， 是理想的替代元素。

锆-氘反应热力学特性研究

0 引言 锆与钛是属于同一族的金属元素．也是一种吸氢密度很高的功能材料．目前国内外已有较多关于氢在锆中固溶、扩散等方面的报道，但有关锆吸氘和氚性能方面的报道较少。从我们前期的探索实验中发现．锆有着与钛基本相当的贮氢性能．并且在某些性能如固氦能力上还可能优于钛．因此．为了将锆应用于贮存氘和氚．有必要研究锆与氘和氚作用的各种物理化学特性。本工作进行了锆吸、放氘的实验．对其热力学特性进行了研究。

钒基固溶体型贮氢合金的研究进展

金属钒具有吸氢量大、抗粉化性能好等优点 ,但是有效吸氢量较低 ,只有一半的氢能够释放出来 ,没有实用价值。在V Ti二元合金的基础上形成的三元合金V Ti M(M代表Cr,Mn ,Fe ,Ni等 )具有良好的贮氢性能。Ti/Cr比对V Ti Cr合金性能影响很大 ,Ti/Cr比值为 0 .75时V Ti Cr合金具有最大的贮氢量和有效吸氢量 ,同时热处理可以有效地提高V Ti Cr合金的有效吸氢量 ,并降低V的使用量。添加Mn的三元合金具有BCC和Laves相双相结构。V Ti Fe合金的贮氢量很高 ,并有希望利用便宜的钒铁做钒源。此外 ,V基固溶体合金还可以用于镍氢电池负极 ,如V Ti Ni合金具有很高的放电容量 。

La0.55Pr0.05NdxMg0.4-xNi3.3Al0.1(x=0.10-0.20)储氢合金的研究Ⅰ：相结构和气相吸放氢性能

中频感应熔炼法制备了La0.55Pr0.05NdxMg0.4-xNi3.3Al0.1(x=0.100、.15、0.20)储氢合金。通过X射线衍射(XRD)和Rietveld方法分析了每个合金的相结构,分析结果表明,由于Nd/Mg比不同,三个合金的相组成不完全相同。同时应用扫描电镜(SEM)观察了合金的形貌并结合能谱(EDS)方法测定了各相的组成,测定结果与XRD分析结果有所不同。La0.55Pr0.05NdxMg0.4-xNi3.3Al0.1(x=0.10、0.15、0.20)合金在313 K第一次吸放氢的P-C-T曲线显示出两个平台压力,分别对应于(La,Mg)2(Ni,Al)7相和La(Ni,Al)5相。合金的储氢容量随x值的增大先增加后减小,这种变化规律可能与合金中储氢相的丰度以及晶胞体积有关。该系列合金的吸/放氢动力学曲线表明,Nd含量适中的合金的吸/放氢动力学性能相对较好。

Q-T和Q-P工艺对Fe-C-B合金组织与性能的影响

为了获得综合性能好、成本低的耐磨钢,分别采用淬火-回火(Q-T)和淬火-分配(Q-P)工艺对Fe-C-B合金进行热处理。结果表明,相较于Q-T工艺,Q-P工艺处理后的试样综合性能更加优异。采用Q-T工艺处理后合金的冲击韧性提升了18.9%,而采用Q-P工艺处理后的合金,获得了板条马氏体和薄片状残余奥氏体组成的基体,薄片状的残余奥氏体对于提升Fe-C-B合金的冲击性能产生了重要效果,使该合金的冲击性能提升了50.9%。

LaMg_2Cu_(1-x)Ni_x(x=0～0.90)合金的相结构及储氢性能

利用真空感应熔炼技术制备了LaMg2Cu1-xNix(x=0,0.10,0.25,0.50,0.75,0.90)合金,并在0.06MPa氩气保护下于723K退火6h得到测试所用合金铸锭。XRD表明合金LaMg2Cu1-xNix含有ThCr2Si2型的LaMg2Cu2相和CeMg3型的LaMg3相以及少量未知相,随着x的增加,LaMg2Cu2相的晶胞体积先增加后减小,而LaMg3相的晶胞体积几乎不变。通过SEM观察,发现Ni可以有效的减小合金在吸放氢过程中的粉化。当x<0.50时,Ni对合金的吸氢速率降低;而当x≥0.50时,Ni的加入可以极大的提高合金的吸氢速率,合金在50s左右就能达到最大吸氢量的90%。当x=0.50时,合金具有较好的综合储氢性能,合金在473K下吸氢量为3.741wt%,49s就可达到最大吸氢量的90%以上。

AB2型La1-xMgxNi2．28(X=0．0-0．6)贮氢合金相结构和电化学性能的研究

用冷坩埚磁悬浮熔炼方法制备La1-xMgxNi2.28(x=0.0～0.6)贮氢电极合金,采用FESEM,EDS,XRD,p-c-t测试及三电极电化学性能测试研究合金的相成分、相结构、p-c-t曲线和电化学性能。EDS结合XRD分析表明,LaNi2.28合金主相为四方结构的La7Ni16相;Mg替代量x为0.3时合金主相为MgSnCu4型的LaMgNi4相,还含有LaNi5和(La,Mg)Ni3相。p-c-t曲线显示,当Mg替代量x不超过0.2时,合金无放氢平台;x为0.3时合金出现明显平台;x为0.5时合金出现两个放氢平台,相应贮氢量达到1.24%(质量分数)。电化学性能测试表明,最大放电容量从100.2 mAh.g-1(x=0.0)增大到329.0 mAh.g-1(x=0.5),然后减小到207.8 mAh.g-1(x=0.6);活化性能改善;高倍率放电性能先降低后提高;循环稳定性S100从84.8%(x=0.0)提高到91.5%(x=0.2),然后降低到63.3%(x=0.5)。