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FeTi基储氢材料的研究及进展

稀有金属 2021年第3期45卷 363-371页

作者：冯佃臣况家瑾孙学贤袁倩袁泽明张羊换内蒙古科技大学材料与冶金学院内蒙古包头014010 山东坤能环保科技有限公司山东济南250101

氢能具有资源丰富,能量高,清洁环保等优点,被视为21世纪最具发展潜力的清洁能源。很多国家和地区都对它进行了大量的研究,使其充分利用并发挥氢的性能。而对于氢能储运是氢能充分利用的关键。现今有很多的学者研究优异的储氢材料来提高... 详细信息

氢能具有资源丰富,能量高,清洁环保等优点,被视为21世纪最具发展潜力的清洁能源。很多国家和地区都对它进行了大量的研究,使其充分利用并发挥氢的性能。而对于氢能储运是氢能充分利用的关键。现今有很多的学者研究优异的储氢材料来提高氢能的储存效率。而其中FeTi系合金便是一种良好的储氢材料。FeTi系合金中的元素在自然中含量丰富价格便宜,并且FeTi系合金作为储氢材料具有吸放氢温度低等优点,因此它被认为是有很大应用前景的储氢材料。但FeTi基储氢材料也存在一些问题如:活化困难、容易与合金中的很多杂质元素及空气作用中毒而使活性失效等,这些问题都会制约FeTi基储氢材料的发展。本文就目前一些学者通过掺入合金元素(如Zr,V,Mn等)、机械变形和热处理等手段改善FeTi基合金的储氢性能的研究工作进行了总结,并针对FeTi基合金存在的这些问题,提出了防止其与一些杂质元素作用而活性失效以及改善其储氢材料性能措施的建议,为储氢材料领域的研究提供参考。

关键词：储氢材料 FeTi基合金研究进展活化性能

快淬-退火La_4MgNi_(19)合金的电化学储氢性能及其失效行为

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稀有金属 2017年第12期41卷 1318-1326页

作者：邢磊李一鸣张羊换任慧平金自力内蒙古科技大学材料与冶金学院内蒙古包头014010 内蒙古自治区白云鄂博矿多金属资源综合利用重点实验室内蒙古包头014010 内蒙古科技大学分析测试中心内蒙古包头014010

利用快淬法制备了La_4MgNi_(19)储氢合金,并对快淬合金进行了退火处理,对比研究了快淬及其退火合金组织结构、储氢性能的差异,并对其失效行为进行了分析。结果表明,快淬La_4MgNi_(19)合金由(La,Mg)_2Ni_7,(La,Mg)_5Ni_(19)和LaNi_5多相... 详细信息

利用快淬法制备了La_4MgNi_(19)储氢合金,并对快淬合金进行了退火处理,对比研究了快淬及其退火合金组织结构、储氢性能的差异,并对其失效行为进行了分析。结果表明,快淬La_4MgNi_(19)合金由(La,Mg)_2Ni_7,(La,Mg)_5Ni_(19)和LaNi_5多相组成,退火使晶粒尺寸变大并促进了(La,Mg)_5Ni_(19)相含量的增加。退火处理提高了快淬合金的最大放电容量和高倍率放电性能,但降低了合金的电化学循环稳定性。浸泡试验表明退火能够提高合金的本征耐腐蚀性。然而气态吸放氢循环实验后的粒度分析发现退火加剧了合金的粉化。快淬合金具有优异的抗粉化能力,在30次气态循环实验中合金粒度几乎不变,这是快淬合金电化学循环稳定性更好的主要原因。透射电镜(TEM)分析表明退火合金粉化加剧的原因在于退火过程中形成了大量的显微台阶,显微台阶之间的结合较弱,容易开裂;此外,退火过程中合金发生了部分氧化,在晶界处引入了氧化物质点,弱化了晶界的结合力。

关键词： La—Mg—Ni系合金快淬一退火处理

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TiFe基合金储氢活化性能研究进展

稀有金属 2020年第4期44卷 337-351页

作者：赵栋梁韩忠刚翟亭亭袁泽明祁焱张羊换钢铁研究总院功能材料研究所北京100081 内蒙古科技大学材料与冶金学院内蒙古包头014010

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... 详细信息

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。

关键词：储氢材料 TiFe合金相结构活化机制

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钛铁基储氢合金在车载储能领域的应用研究

稀有金属 2017年第5期41卷 515-533页

作者：赵栋梁尚宏伟李亚琴祁焱张羊换钢铁研究总院功能材料研究所北京100081 北京科技大学新材料技术研究院北京100083

新能源汽车的迅速发展,促进了对车载储能材料的需求和研究。钛铁基储氢合金具有室温吸放氢,可逆储氢量高,工作温区广,环保无污染,原材料成本低等特点。其不仅可以通过电化学反应实现氢的贮存,还可以直接与气态氢反应形成金属氢化物,是... 详细信息

新能源汽车的迅速发展,促进了对车载储能材料的需求和研究。钛铁基储氢合金具有室温吸放氢,可逆储氢量高,工作温区广,环保无污染,原材料成本低等特点。其不仅可以通过电化学反应实现氢的贮存,还可以直接与气态氢反应形成金属氢化物,是混合动力汽车、纯电动汽车、氢燃料电池以及氢内燃机汽车车载储能系统的重要材料。本文针对现有新能源汽车类型,介绍了主要的车载储能技术,包括:电化学储能(锂离子蓄电池、镍氢蓄电池、铅酸蓄电池)、高压储罐储能、低压储罐储能等。详细介绍了上述储能技术的工作原理,并论述了其在车载储能系统中应用的优势和不足。通过对比现有的车载储能技术,系统分析了钛铁基储氢合金在新能源汽车储能系统中应用的优势和前景,提出了需要重点改善的性能,包括:活化性能,抗毒化性能和电化学容量等,并总结了国内外相关的研究进展。

关键词：车载储能钛铁基合金活化性能抗毒化性能电化学容量

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电磁屏蔽橡胶用填料的研究现状

合成橡胶工业 2008年第3期31卷 237-241页

作者：曾敏冯猛张羊换王新林钢铁研究总院功能材料研究所北京100081

介绍了材料的电磁屏蔽理论,综述了电磁屏蔽橡胶填料的研究现状,填料的种类、形态和用量等因素对橡胶的屏蔽效能有显著的影响。指出复合填料综合了不同材料的优点,具有良好的宽频屏蔽效能,成为电磁屏蔽橡胶填料的主要发展方向。

关键词：电磁屏蔽橡胶填料屏蔽效能

快淬纳米晶和非晶Mg_(20)Ni_(10-x)Co_x(x=0～4)合金的贮氢性能(英文)

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稀有金属材料与工程 2012年第11期41卷 1881-1886页

作者：张羊换郭世海祁焱杨泰陈莉翠许永燕赵栋梁内蒙古科技大学内蒙古自治区白云鄂博矿多金属资源综合利用重点实验室内蒙古包头014010 钢铁研究总院北京100081

为了改善Mg2Ni型合金的贮氢性能,采用Co部分替代合金中的Ni以及快淬工艺制备了纳米晶和非晶态Mg20Ni10-xCox(x=0,1,2,3,4)贮氢合金。用XRD、SEM、HRTEM分析了铸态及快淬态合金的微观结构,并测试了合金的气态吸/放氢动力学及电化学贮氢... 详细信息

为了改善Mg2Ni型合金的贮氢性能,采用Co部分替代合金中的Ni以及快淬工艺制备了纳米晶和非晶态Mg20Ni10-xCox(x=0,1,2,3,4)贮氢合金。用XRD、SEM、HRTEM分析了铸态及快淬态合金的微观结构,并测试了合金的气态吸/放氢动力学及电化学贮氢性能。结果表明,在快淬无Co合金中没有形成非晶相,但快淬含Co合金中形成一定量的非晶相。Co替代Ni及快淬处理显著地改善了合金的气态吸放氢性能。同时,Co替代Ni也显著地提高了快淬态合金的放电容量和电化学循环稳定性。

关键词： Mg2Ni合金快淬结构贮氢性能

快淬纳米晶/非晶Mg_2Ni型合金的电化学贮氢动力学研究(英文)

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稀有金属材料与工程 2012年第4期41卷 565-569页

作者：张羊换胡峰刘卓承李志刚郭世海赵栋梁钢铁研究总院北京100081 内蒙古科技大学国家重点实验室培育基地内蒙古包头014010

用快淬工艺制备了Mg2Ni型合金,其名义成分为Mg2Ni1-xCox(x=0,0.1,0.2,0.3,0.4)。以XRD、SEM、TEM分析了铸态及快淬合金的结构。用程控模拟电池测试仪测试了合金的电化学贮氢动力学。用电位跃迁法计算了氢在合金中的扩散系数。用电化学... 详细信息

用快淬工艺制备了Mg2Ni型合金,其名义成分为Mg2Ni1-xCox(x=0,0.1,0.2,0.3,0.4)。以XRD、SEM、TEM分析了铸态及快淬合金的结构。用程控模拟电池测试仪测试了合金的电化学贮氢动力学。用电位跃迁法计算了氢在合金中的扩散系数。用电化学工作站测试了合金的电化学交流阻抗谱(EIS)和Tafel极化曲线。结果表明,快淬态无Co合金具有典型的纳米晶结构,而Co含量为0.4的快淬态合金具有纳米晶/非晶结构,表明Co替代Ni可以提高Mg2Ni型合金的非晶形成能力,且快淬态合金的非晶化程度随Co替代量的增加而增加。Co替代Ni显著地提高了合金电化学贮氢动力学。当Co含量从0增加到0.4时,淬速为25m/s的快淬态合金的高倍率放电能力(HRD)从65.3%增加到75.3%,氢扩撒系数(D)从2.22cm2/s增加到3.34cm2/s,极限电流密度(IL)从247.8mA/g增加到712.4mA/g。

关键词： Mg2Ni型合金 Co替代Ni 快淬贮氢动力学

熔体快淬对La_(0.75-x)Pr_xMg_(0.25)Ni_(3.2)Co_(0.2)Al_(0.1)(x=0～0.4)电极合金循环稳定性的影响(英文)

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稀有金属材料与工程 2011年第8期40卷 1329-1333页

作者：张羊换赵栋梁任慧平郭世海祁焱王新林钢铁研究总院北京100081 内蒙古科技大学内蒙古包头014010

为了改善 La-Mg-Ni 系 A2B7型电极合金的电化学循环稳定性,用 Pr 部分替代合金中的 La,并用熔体快淬工艺制备了La0.75-xPrxMg0.25Ni3.2Co0.2Al0.1(x = 0, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4)电极合金。用 XRD、SEM、TEM 分析了铸态及快淬态合金的微观... 详细信息

为了改善 La-Mg-Ni 系 A2B7型电极合金的电化学循环稳定性,用 Pr 部分替代合金中的 La,并用熔体快淬工艺制备了La0.75-xPrxMg0.25Ni3.2Co0.2Al0.1(x = 0, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4)电极合金。用 XRD、SEM、TEM 分析了铸态及快淬态合金的微观结构。结果表明,铸态及快淬态合金均具有多相结构,包括 2 个主相(La,Mg)Ni3及 LaNi5和 1 个残余相 LaNi2。熔体快淬导致 LaNi5相增加而(La,Mg)Ni3相减少。电化学测试结果表明,熔体快淬显著地提高合金的电化学循环稳定性。当淬速从 0 m/s (铸态被定义为淬速 0 m/s)增加到 20 m/s 时,x=0 合金 100 次充放循环后的容量保持率从 65.32%增加到 73.97%,x=0.4 合金的容量保持率从 79.36%增加到 93.08%。

关键词： A2B7型电极合金熔体快淬微观结构循环稳定性

RE(RE=Nd,Sm,Pr)部分替代La对A_2B_7型合金电化学贮氢性能的影响

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稀有金属 2015年第1期39卷 1-10页

作者：张羊换杨泰吴征洋袁泽明郭世海赵栋梁内蒙古科技大学内蒙古自治区白云鄂博矿多金属资源综合利用重点实验室内蒙古包头014010 钢铁研究总院功能材料研究所北京100081 北京科技大学材料科学与工程学院北京100083

La-Mg-Ni系A2B7型合金由于其高的放电容量被认为是最具希望的Ni-MH电池负极材料,然而,低的电化学循环稳定性制约着合金的实际应用。为了改善La-Mg-Ni系A2B7型合金的电化学贮氢性能,用RE(RE=Nd,Sm,Pr)部分替代合金中的La,用感应熔炼及退... 详细信息

La-Mg-Ni系A2B7型合金由于其高的放电容量被认为是最具希望的Ni-MH电池负极材料,然而,低的电化学循环稳定性制约着合金的实际应用。为了改善La-Mg-Ni系A2B7型合金的电化学贮氢性能,用RE(RE=Nd,Sm,Pr)部分替代合金中的La,用感应熔炼及退火工艺制备了La0.8-xRExMg0.2Ni3.35Al0.1Si0.05(RE=Nd,Sm,Pr;x=0,0.2)电极合金。为了抑制Mg在熔炼过程中的挥发,熔炼过程中采用氦气作为保护气氛。用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)分析了铸态及退火态合金的微观结构,并测试了铸态及退火态合金的电化学贮氢性能,比较了不同稀土元素替代La对合金电化学性能的影响。结果表明,铸态及退火态合金包含两个主相,具有Ce2Ni7型结构的(La,Mg)2Ni7相以及Ca Cu5型结构的La Ni5相。RE(RE=Nd,Sm,Pr)部分替代La未影响合金的相组成,但使合金的相含量发生明显改变。此外,元素替代使铸态及退火态合金的组织明显细化。RE(RE=Nd,Sm,Pr)部分替代La显著改善了合金的电化学贮氢性能,包括电化学循环稳定性、放电容量及电化学动力学性能。

关键词： A2B7型电极合金 RE替代La 微观结构电化学性能