La-Mg-Ni系超晶格合金的制备与储氢性能研究

作     者：谢一超 

作者单位：燕山大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李媛;关凤禹

授予年度：2022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：La-Mg-Ni系储氢合金 超晶格合金 储氢性能 元素替代 

摘      要：La-Mg-Ni系合金具有储氢容量大、易活化和动力学性能良好等优异的储氢性能,是一种很有发展前景的气固储氢材料和新一代镍氢电池负极材料,得到了众多研究人员的关注。AB型和AB型La-Mg-Ni系超晶格储氢合金是[AB]亚单元结构和[AB]亚单元结构按一定比例沿c轴交替堆垛形成的。储氢合金材料的发展不仅需要提高储氢性能,还需要考虑原材料的成本,可以满足实际中的生产和应用。本文以低成本的Y-Fe、Y-Al中间合金为原料,采用粉末烧结法制备了AB型和AB型La-Mg-Ni系超晶格合金,系统研究了合金结构与储氢性能,并通过调节元素掺杂比例来提高储氢合金的储氢容量和循环稳定性。通过粉末烧结法制备了LaYMgNiFe(x=0.50,0.55,0.60)超晶格储氢合金,研究了不同剂量的YFe合金对AB型La-Mg-Ni系超晶格合金结构和储氢性能的影响。合金以Pu Ni相为主相,同时含有Mg CuSn杂相。合金在室温、5 MPa氢压下能充分活化。PCT测试结果显示,合金的储氢容量随x(Y、Fe含量)增加呈现先增大后降低的趋势,x=0.55时,合金的储氢量达到1.529 wt.%。20圈吸放氢循环测试,合金容量保持率随x增加而增大,x=0.60时,合金容量保持率为95.4%。以粉末烧结法制备了LaYMgNiAl(y=0.20,0.30,0.40)超晶格储氢合金,研究不同剂量YAl对AB型La-Mg-Ni系超晶格合金的结构和储氢性能的影响。合金具备CeNi、La Ni两相结构。PCT测试结果显示,合金的储氢容量随y(Y、Al含量)增加从1.352 wt.%增加到1.449 wt.%。经过20圈吸放氢循环,合金容量保持率随y增加而减小,y=0.20时,合金容量保持率为91.4%。