Cr替代量对TiFe合金活化性能与储氢性能的影响

TiFe基储氢合金因其储氢性能良好,原材料价格低廉而广受人们的关注,但活化困难这个问题阻碍了其在工业领域方面的应用.为了研究Cr替代量对于TiFe合金活化过程的影响,使用真空高频电磁感应熔炼炉制备了Ti_(1.08)Y_(0.02)Fe_(0.8)Mn_(0.2-x)Cr_(x)(x=0,0.02,0.04)合金,测试合金的储氢性能并表征其微观结构.X射线衍射与透射电子显微镜的分析结果表明,试验后的合金中出现的新吸氢相CrH_(2)可以在试验条件下分解,增加了试验合金的可逆吸氢量.同时,Cr替代Mn显著缩短了合金的活化时间,降低了平台压.且随着Cr替代量的增加,合金的吸氢速率也随之增加.

真空加热处理中TiFe合金的表面还原

用xps(X光电子能谱)和离子剥层法研究了TiFe合金在活化过程中的表面及亚表面成份、化学状态及其分布,发现:经350℃真空加热后,铁由氧化态Fe^(3+)/Fe^(2+)还原为金属态Fe°,而钛则由氧化态Ti^(5+)还原至一系列亚氧化态Ti<^(5+),这种铁的还原和钛的部分还原,是活化处理中互平行的表面过程,两者对TiFe合金的活化都起着重要作用。

用表面氧化处理改善TiFe合金的活化特性

TiFe合金是具有良好应用前景的贮氢材料。然而,必须经特殊的活化处理,TiFe合金才能在现实的条件下工作。至今,多元合金化是改善TiFe合金活化的唯一方法。在本文的报道中,作者首先用空气中放电氧化的方法。

高能球磨对TiFe合金电极放电性能的影响

研究了球磨对TiFe合金电极放电性能的影响.结果表明,对采用电弧熔炼制备的TiFe合金进行短时间球磨处理可以明显改善其活化性能;采用球磨方法制备的TiFe合金因含有部分TiFe金属间化合物的固溶体,其放电容量高于电弧熔炼制备并经过球磨处理的TiFe晶态合金.

TiFe合金电子结构与储氢性能的相关性研究

利用电荷自洽离散变分(SCC-DV-Xα)电子结构计算方法,计算TiFe储氢合金及其氢化物的电子结构,分析电子结构与储氢性能的相关性。结果表明,在TiFe合金氢化物中,H原子进入八面体晶胞中,H原子与Fe原子间成键作用明显比H原子与Ti原子间的成键作用强,使晶胞体积主要沿晶格的[110]方向发生膨胀;TiFe合金八面体晶胞中Ti原子与Fe原子间形成离域键,在吸氢后成键作用有所增强,使合金吸氢后的体积膨胀率较小,这是其反复吸放氢过程不容易粉化的原因之一。

TiFe基储氢合金的BaZrO_3坩埚熔炼制备及其储氢性能

利用自制25kg级BaZrO3坩埚,通过ZG-0.05型真空感应熔炼制备TiFe基储氢合金。熔炼条件为：0.6 MPa氩气保护气氛,精炼时间5~10min,精炼温度1 450℃左右。采用ICP原子发射光谱分析仪分析所熔合金的化学成分,利用金相显微镜、扫描电子显微镜、XRD衍射仪研究了合金的金相组织、表面形貌、微区元素分布、物相结构,用气体反应控制器测定了合金的PCT曲线。研究表明：由BaZrO3坩埚熔炼的TiFe基储氢合金氧质量分数与石墨坩埚熔炼的合金氧质量分数均小于0.1%,而石墨坩埚熔炼的合金碳质量分数为0.417%。BaZrO3坩埚熔炼后的合金完全由等轴晶构成,而石墨坩埚熔炼后的合金则由等轴晶组织和在晶粒内或沿晶界分布的球形TiC颗粒组成。BaZrO3坩埚所熔炼的合金不仅最大吸氢量比石墨坩埚熔炼的合金的最大吸氢量大,而且吸放氢平台压力也低。

通过阳极氧化TiFe合金的新方法制备Fe掺杂TiO_2纳米管阵列(英文)

研究在乙二醇和NH4F混合电解液中通过阳极氧化Ti-xFe合金制备自组装、高度有序的Ti-Fe-O纳米管阵列薄膜,以及该薄膜的Uv-Vis(200-1000nm)光响应性能。薄膜形貌的关键影响因素为Fe含量。随着Fe含量的增加,纳米管阵列的表面越平整,而纳米管的底部越无序。GAXRD和光响应测试表明,Fe成功地掺杂在纳米管层中,并导致纳米管具有明显的可见光响应。利用该工艺在Ti-12Fe合金表面制备的样品在可见光谱范围内具有大的光响应能力。

TiFe_(0.9-x)Ni_xZr_(0.1)Mn_(0.2)(x=0.1,0.2,0.3,0.4)合金的贮氢性能研究

采用高频感应熔炼法制备TiFe0.9-xNixZr0.1Mn0.2（x=0.1,0.2,0.3,0.4）合金,系统地研究Ni部分取代Fe对TiFe0.9-xNixZr0.1Mn0.2（x=0.1,0.2,0.3,0.4）合金相组成与贮氢性能的影响。XRD分析结果表明：合金主要由NiTi,FeTi和（Fe,Ni）相组成,在x=0.1~0.2时,有少量的FeZr2相,随着Ni含量的增加,FeZr2相消失,同时有TiMn2相产生。压强—成分—温度（PCT）测试结果表明,TiFe0.6Ni0.3Zr0.1Mn0.2合金的贮氢量最高,其吸氢量为1.46 wt%。电化学测试结果显示,合金电极放电容量随着Ni含量的增加而增大,TiFe0.8Ni0.1Zr0.1Mn0.2合金的放电容量为34 mAh/g,而TiFe0.5Ni0.4Zr0.1Mn0.2合金电极的放电容量则达156 mAh/g。

机械合金化法制备TiFe基储氢合金的研究

采用机械合金化法，以Ti、Fe粉为原料制备TiFe基储氢合金。详细考察了机械合金化法制备TiFe纳米储氢合金的制备工艺，分析了球磨过程中球磨气氛、球磨介质、转速、球料比以及球磨时间等因素对产物性能的影响；采用x射线衍射分析（XRD）、扫描电镜分析（SEM）及粒度分布等方法研究了合金体系的相结构、微观组织形貌和粒度等。

TiFe系储氢合金性能改善研究进展

TiFe合金作为一种传统的储氢材料,因其分解压力适中,储氢量较大,原材料储量丰富而引起广泛的研究兴趣。但是该合金存在活化困难、易中毒和滞后大等缺点,严重阻碍了其实际应用。针对TiFe合金的缺点研究者们进行了大量的改性研究。综述了TiFe系储氢合金的研究进展,介绍了改善其储氢性能的方法及其优缺点,并展望了TiFe系合金今后的研究方向和重点。

球磨时间对TiFe系合金微观结构和电化学性能的影响

通过真空感应熔炼及高能球磨制备了Ti1.06Pr0.04Fe0.6Ni0.3Zr0.1Mn0.2储氢合金,通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、蓝电电池测试等手段研究了球磨时间对合金的相组成、组织结构及电化学性能的影响。XRD结果表明:铸态合金主相为TiFe,及少量ZrMn2第二相。球磨后合金出现非晶化,合金的晶格常数和晶胞体积随着球磨时间的增长而减小。SEM观察合金表面形貌发现:随着球磨时间的加长,颗粒逐渐变细小。电化学性能测试表明:球磨可显著改善合金的活化性能,同时球磨后合金的电化学容量显著提高,均高于铸态合金的52.8 mA·h/g的放电容量,且球磨5 h后的电化学放电容量最大,为170.7 mA·h/g。P-C-T曲线测试结果表明,随着球磨时间的延长,合金的平台压逐渐升高,且吸放氢滞后性明显。

熔盐中电解钛铁矿制备TiFe合金

通过在CaCl2熔盐中电解钛铁矿制备TiFe合金,研究了熔盐电解钛铁矿的反应过程,分析了电解产物的成分及电解效率。结果显示,钛铁矿的还原经历了优先生成Fe到逐步形成TiFe2、TiFe的合金化历程,中间产物包括CaTiO3、Fe2TiO4、TiO。反应最先生成的合金是TiFe2合金,通过Ti和TiFe2的互扩散最终转变成TiFe合金,说明扩散是反应的控制步骤。相同电解条件下,钛铁矿较混合氧化物难电解。这是由于钛铁矿颗粒较大,其杂质是固溶到钛酸铁中的,脱氧更难,电解效率较低。

稀土Sm对Ti-Fe-Mn储氢合金动力学性能的影响

通过真空感应熔炼技术成功制备了铸态Ti_(1)Fe_(0.8)Mn_(0.2)Sm_(x)(x=0.02,0.04,0.06,0.08)储氢合金,通过X射线衍射仪(XRD),描电子显微镜(SEM),透射电子显微镜(TEM)以及Sievert等体积方法系统地研究了掺杂Sm元素对合金的相组成、微观结构及吸放氢动力学性能的影响。结果表明,Sm元素的掺杂不仅能够促进TiFeH_(2)相的形成,同时也能抑制不吸氢相TiFe_(2)相的出现,这有利于提高合金的有效储氢容量。此外,Sm元素的掺杂能有效改善合金的活化性能,大幅度降低活化潜伏期,且可以同时改善了合金的吸放氢动力学性能,并有效降低合金吸放氢活化能。且当x=0.08时,其合金吸氢活化能为-6.8 kJ·mol^(-1),放氢活化能为48.9 kJ·mol^(-1)。

氢气对TiFe系储氢合金循环寿命的影响

本文针对TiFe合金抗毒化能力差的缺点进行试验研究,使用不同纯度的氢气对合金做分析比对试验,详细给出了在更换氢气后合金的具体衰退数据以及材料的PCT曲线,发现纯度不同的氢气对合金衰减率有重大影响,且会影响TiFe合金的储氢能力与储氢量。分析了可能造成TiFe储氢合金寿命衰退的原因。

TiFe基储氢材料性能的研究进展

TiFe基储氢材料凭借其吸氢量大、放氢环境要求低、原材料丰富等优点,引起了越来越多研究者的关注。然而活化困难和滞后性问题仍是限制其大规模发展运用的主要瓶颈。针对这些问题,国内外学者做出很多研究。本文首先介绍了发展TiFe基储氢合金的必要性,纯TiFe合金的结构和储氢机理以及存在的问题;然后综述了近些年国内外对其研究的进展,并针对TiFe基储氢合金存在的问题,系统地归纳了解决方法,即调整合金元素相对含量,改善加工工艺等;重点从元素引进的角度归纳总结了改善TiFe基储氢合金的方法。最后,对未来的TiFe基储氢材料的发展方向及趋势进行了展望。

TiFe基合金储氢活化性能研究进展

TiFe基合金吸氢量大、放氢压力适中、成本低廉,可应用于太阳能、风电储能系统中,是一种非常具有应用潜力的室温储氢材料。但其活化性能很差,需在670 K、高氢压下活化后才能吸氢。针对如何改善TiFe合金的活化性能,国内外研究者进行了大量的研究工作。本文综述了TiFe合金的国内外研究进展,介绍了TiFe合金的相结构、氢化物相结构,TiFe储氢合金的风电储能应用研究进展;从活化特点、表面偏析、活化条件等方面对TiFe合金储氢活化的机制进行了系统归纳;从过量添加合适的Ti、过渡金属元素和稀土元素的替代或添加、制备工艺及表面改性等方面,总结了改善其活化性能的方法以及活化性能改善的机制。通过降低合金表面的致密性以促进氢原子快速进入合金表面、增加相界面或引入晶体缺陷以提高氢原子的扩散能力等,多方面策略联用来改善合金的活化性能,是未来TiFe室温储氢合金实际应用的重点研究方向。

TiFe基储氢合金的CaZrO_3坩埚制备及储氢性能

针对石墨坩埚熔炼TiFe合金增碳的缺点,对三高石墨坩埚和CaZrO3坩埚真空感应熔炼TiFe基储氢合金进行了对比研究.用ICP原子发射光谱仪分析合金的化学成分,并用Leca金相显微镜、SEM、XRD分析其金相组织、表面形貌、微区元素分布和物相结构,测定了合金的吸放氢PCT曲线.结果表明,两种坩埚熔炼TiFe合金的氧含量相当且未见增碳,但三高石墨坩埚熔炼合金的碳含量为0.220%(ω),超过0.1%(ω)的技术要求;其次CaZrO3坩埚熔炼合金具有枝晶组织,而后者熔炼合金则由层片状结构的等轴晶组织和沿晶界或在晶粒内分布的球形TiC颗粒构成;经CaZrO3坩埚和三高石墨坩埚熔炼合金的最大吸氢量分别为1.823%(ω)和1.832%(ω),即CaZrO3坩埚可代替三高石墨坩埚熔炼制备TiFe储氢合金.

用表面氧化处理改善 TiFe 合金的活化性能

本文用空气中的放电氧化处理,改善了 TiFe 合金的表面活性,使 TiFe 合金在常温下活化。空气中的放电氧化处理使 FeTi 合金表面形成了一系列不同性质的氧化物,产生了有利于氢化学吸咐的新的催化中心。

AB型固态储氢合金TiFe的改性研究

氢气作为最主要的清洁能源,在储存和运输的研究中承担它应有的使命。固态储氢由于能在较低的压力和温度下进行工作而受到国内外研究者的青睐。在理想的固态储氢合金中,立方CsCl型结构的TiFe合金以能可逆吸放氢而闻名,其容量可达1.9%(质量分数)。以TiFe基储氢合金为研究对象并结合国内外的气-固态储氢研究进展,从氢化物相的形成方面对TiFe合金的微观结构进行分析。详细解释了TiFe合金储氢的原理和缺陷以及通过例子说明了冷轧、球磨、元素替代等方法有改善合金的储氢性能的作用,最后对TiFe合金未来储氢的发展做出了预想。因此,重点是介绍TiFe储氢合金的基本知识和最新发展,这将有助于感兴趣领域的研究人员和从业者。