La-Y-Ni-Mn-Al的储氢性能研究

作     者：张育森 

作者单位：南京理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：樊新民;陈德敏;杨柯

授予年度：2008年

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

主      题：金属氢化物 平衡氢压 吸氢量 吸氢动力学 滞后系数 循环储氢性能 

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,LaYNiAl和LaYNiMnAl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。