La-Y-Ni-Mn-Al的储氢性能研究

论文摘要

本文以连续氢传输技术的研制开发为背景,以选用La-Y-Ni-M-M’（M与M’为Mn或Al,M与M’可相同,也可不同）合金为主要研究对象。运用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、储氢性能测试装置等手段,对合金的晶胞结构、吸放氢热力学、动力学性能,以及循环储氢性能等进行了系统的研究和分析,并对不同组分的合金进行对比性研究分析。研究表明,随着合金中Al和Mn的增加,合金的晶胞体积逐渐增大,系统焓变的绝对值变大,系统趋于稳定;另一方面,合金的晶胞体积增大,导致了合金吸放氢的平台压力下降。而随着Y含量的增加,合金的晶胞体积逐渐变小,平台压力上升。Al的加入还使得合金发生了各向异性膨胀,部分间隙位置不能再容纳氢原子,导致吸氢量减少,而Mn的加入不会导致吸氢量的减少。在相同的温度下,滞后系数随着Al、Mn浓度的增加而减小,随着Y浓度的增加而增加;对于同一组分合金,滞后系数随着温度的升高而增加。在恒定的温度和△P条件下,合金的吸氢速率随着Al和Mn含量的增加有逐渐加快的趋势。即更低的平台压有利于吸氢反应的进行。吸氢速率与氢化物的稳定性呈正比。氢化物β相区域的吸氢速率常数比α+β相大,α+β相区的速控步骤是β相的形核与长大,β相区的速控步骤是氢原子向氢化物层的进一步扩散。在500次吸放氢循环后,La0.4Y0.6Ni4.8Al0.2和La0.4Y0.6Ni4.8Mn0.1Al0.1的平台压有所降低,说明合金的稳定性有一定增强;合金的吸氢量无明显变化;吸氢动力学性能有所下降。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 储氢材料的研究状况
• 1.2.1 储氢材料的发展历史
• 1.2.2 储氢合金的应用研究
• 1.2.3 储氢合金的储氢原理
• 1.2.4 储氢材料的储氢热力学
• 1.2.5 储氢合金吸放氢动力学
• 5基储氢材料的研究发展'>1.3 LaNi₅基储氢材料的研究发展
• 5基储氢材料的研究状况'>1.3.1 LaNi₅基储氢材料的研究状况
• 5的工程应用状况'>1.3.2 LaNi₅的工程应用状况
• 5基储氢材料的一些研究发展趋势'>1.3.3 LaNi₅基储氢材料的一些研究发展趋势
• 1.4 氢压缩机的研究状况
• 1.5 本论文工作研究的内容与意义
• 2 实验及分析方法
• 2.1 材料的选择
• 2.2 储氢性能的测试
• 2.2.1 实验装置
• 2.2.2 测量的操作和计算
• 2.4 其他试验与测试分析方法
• 1-xY_xNi_5-y-zAl_yMn_z的储氢性能'>3 La_1-xY_xNi_5-y-zAl_yMn_z的储氢性能
• 3.1 实验方法
• 3.1.1 合金制备
• 3.1.2 合金均匀化退火
• 3.1.3 样品的活化
• 3.1.4 成分分析
• 3.1.5 储氢性能的测试
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 合金的晶体结构
• 3.2.2 合金的储氢性能
• 3.2.3 合金的滞后
• 3.3 本章小结
• 4 合金的吸氢动力学
• 4.1 实验方法
• 4.2 结果与讨论
• 4.3 本章小结
• 5 合金的循环性能
• 5.1 实验方法
• 5.1.1 合金制备
• 5.1.2 循环性能测试
• 5.2 结果与讨论
• 5.2.1 合金的20次循环储氢性能
• 0.4Y_0.6Ni_4.8Al_0.2和La_0.4Y_0.6Ni_4.8Mn_0.1Al_0.1500次循环储氢性能'>5.2.2 La_0.4Y_0.6Ni_4.8Al_0.2和La_0.4Y_0.6Ni_4.8Mn_0.1Al_0.1500次循环储氢性能
• 5.3 本章小结
• 6 用于氢压缩机的金属氢化物的选定
• 6.1 性能要求
• 6.2 结果与讨论
• 6.3 本章小结
• 7 结论
• 致谢
• 参考文献