CN101041869A - 一种改善ab2型储氢合金储氢性能的方法 - Google Patents
一种改善ab2型储氢合金储氢性能的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101041869A CN101041869A CN 200710098816 CN200710098816A CN101041869A CN 101041869 A CN101041869 A CN 101041869A CN 200710098816 CN200710098816 CN 200710098816 CN 200710098816 A CN200710098816 A CN 200710098816A CN 101041869 A CN101041869 A CN 101041869A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- alloy
- hydrogen storage
- hydrogen
- storage alloy
- type
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000000956 alloy Substances 0.000 title claims abstract description 72
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 72
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 15
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 44
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 title claims description 44
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 title claims description 44
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000005204 segregation Methods 0.000 claims abstract description 6
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 claims abstract description 6
- 229910052779 Neodymium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 40
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 10
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 9
- 238000013461 design Methods 0.000 claims description 5
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 5
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 3
- 230000005484 gravity Effects 0.000 abstract 1
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 abstract 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 5
- 229910010389 TiMn Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910008651 TiZr Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 3
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 3
- 230000005518 electrochemistry Effects 0.000 description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 2
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 2
- 150000004678 hydrides Chemical class 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 2
- 238000004378 air conditioning Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 238000006356 dehydrogenation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 238000005984 hydrogenation reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052987 metal hydride Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004681 metal hydrides Chemical class 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
本发明公开了一种改善AB2型储氢合金储氢性能的方法，属于合金制备技术领域。其方法为，首先设计AB2型储氢合金各个成分，原料的纯度均在99.9％以上，然后添加Nb元素，配比成为新合金，采用非自耗(钨极)真空电弧炉熔炼合金，为保证合金铸锭成分和组织均匀性，抑制偏析，铸锭经四次重熔。所述的合金包括广义的二元AB2型储氢合金系，是A原子一般以Zr、Ti等为主，B原子以Cu、Fe、Ni、Mn、Cr、Co、V、Pd、Nd等为主得到的各种二元AB2型储氢合金系。添加Nb元素使得储氢合金的微观结构、组织形貌发生了改变，提高了储氢合金的储氢性能，特别是储氢合金的循环稳定性能。该方法制备简单，对储氢合金的实际应用具有重要意义。
Description
技术领域
本发明涉及一种改善AB2型储氢合金储氢性能的方法，属于合金制备技术领域。所述方法制备的合金粉具有良好的储氢性能。
背景技术
储氢合金在氢气的净化、贮存、输送、压缩、分离、蓄电池、热泵、空调、有机物加氢或脱氢等领域获得广泛的应用。Ni/MH电池以其优越的性能和环保特性而在近期得到迅速的发展，并将逐步取代Ni/Cd电池而成为主流二次电池。Ni/MH电池的进一步发展依赖于其负极材料——储氢合金的研制水平。金属氢化物储氢的原理是氢气与储氢合金之间进行的可逆反应，实现氢气的储存和释放，即外界有热量传递给金属氢化物时，它就分解成为储氢合金并放出氢气，反之，氢气和储氢合金构成氢化物时，氢就以固态结合的形式储于其中。
商业化的稀土系1∶5型贮氢合金具有优良的化成性能和吸放氢循环稳定性，但放电容量较低，阻碍其在大功率动力型电池中的应用；Mg系和V基合金的容量虽高，但前者的吸放氢动力学性能差，需在200℃以上才能可逆吸放氢，后者的成本过高，且循环稳定性差；Zr系1∶2型合金也具有较高容量，但其较长的化成周期及较低的倍率性能是实用化的瓶颈；新型1∶3型(非1∶5型)合金虽在1∶5型合金基础上提高了容量，但其循环裂化严重，阻碍实用化进程。相比而言，Ti系1∶2型合金容量较高，化成比较容易，倍率性能良好，但循环稳定性较差[Xu YH，et al.Trans Nonferrous MetSoc China 2001；3：350.Skowronski JM，et al.J Solid Electrochem 2002；7：11.]。
放电容量和循环寿命是储氢合金的主要性能指标，前者预示合金应有的可能性，后者则表征其应用的可行性，因此，与储氢合金容量及循环寿命相关的影响因素成为当前的研究热点。为了提高AB2型合金的性能，通过采用多元合金化和超化学计量比的方法对其成分进行调整，用表面处理对其表面进行修饰，采用不同的制备方法，不同的工艺改善其电化学性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种改善AB2型储氢合金储氢性能的方法。该方法使得AB2型储氢合金的放电容量和循环寿命得到明显改善，从而改善了该合金的综合储氢性能。
本发明所述合金可通过如下方法制备，将纯度在99.9％以上的每个单质元素按照成分配比，然后将合金粉与1％～10％的纯度在99.9％以上的Nb粉混合后，采用WK-II型非自耗(钨极)真空电弧炉熔炼合金，为保证合金铸锭成分和组织均匀性，抑制偏析，铸锭经四次重熔。
本发明所述的储氢合金是广义的二元AB2型贮氢合金系，是A原子一般以Zr、Ti等为主，B原子以Cu、Fe、Ni、Mn、Cr、Co、V、Pd、Nd等为主得到的各种二元AB2型贮氢合金系。
加入Nb粉后的AB2型贮氢合金的储氢容量和循环寿命得到明显改善。
附图说明
图1为(Ti0.65Zr0.35)(V0.5-xMn0.3Cr0.4Ni0.8)Nbx(X＝0.1～0.5)储氢合金的X-衍射图
图2为(Ti0.65Zr0.35)(V0.5-xMn0.3Cr0.4Ni0.8)Nbx(X＝0.1～0.5)储氢合金的活化性能曲线
图3为TiZr0.35V0.5-xMn0.3Cr0.4Ni0.8Nbx(X＝0.1～0.3)储氢合金的活化性能曲线
图4为TiMn1.2Cr0.8-xNbx(X＝0.1～0.5)储氢合金的循环稳定性曲线
具体实施方式
下面通过具体实例对本发明做进一步说明：
实施例1：
设计合金成分为：(Ti0.65Zr0.35)(V0.5Mn0.3Cr0.4Ni0.8)，实验所用原料的纯度均在99.9％以上，然后添加纯度在99.9％以上的Nb粉取代部分V，配比成为合金(Ti0.65Zr0.35)(V0.5-xMn0.3Cr0.4Ni0.8)Nbx(X＝0.1～0.5)，采用WK-II型非自耗(钨极)真空电弧炉熔炼合金，为保证合金铸锭成分和组织均匀性，抑制偏析，铸锭经四次重熔。图1所示的(Ti0.65Zr0.35)(V0.5-xMn0.3Cr0.4Ni0.8)Nbx(X＝0.1～0.5)储氢合金的X-衍射图显示，随Nb含量的增加，主相衍射峰的位置向左(衍射角减小方向)稍有偏移，这表明主相的晶胞参数随着Nb含量的增加而有所增大；另外，加入Nb之后合金的X-衍射图出现了(Ti0.65Zr0.35)(V0.5Mn0.3Cr0.4Ni0.8)X-衍射图中所没有的新衍射峰。(Ti0.65Zr0.35)(V0.5-xMn0.3Cr0.4Ni0.8)Nbx(X＝0.1～0.5)储氢合金的活化性能曲线如图2，可以看出，随着Nb替代V的量的增加，合金的电化学容量先增后减，当x＝0.1时，合金的放电容量达到最大值为399mAh/g；当X＝0.5时，储氢合金的活化性能最好，活化次数为12次。
实施例2：
设计合金成分为：TiZr0.35V0.5Mn0.3Cr0.4Ni0.8，实验所用原料的纯度均在99.9％以上，然后添加纯度在99.9％以上的Nb粉取代部分V，配比成为合金TiZr0.35V0.5-xMn0.3Cr0.4Ni0.8Nbx(X＝0.1～0.3)，采用WK-II型非自耗(钨极)真空电弧炉熔炼合金，为保证合金铸锭成分和组织均匀性，抑制偏析，铸锭经四次重熔。TiZr0.35V0.5-xMn0.3Cr0.4Ni0.8Nbx(X＝0.1～0.3)储氢合金的活化性能曲线如图3，从图中可以看出，随着Nb替代V的量的增加，合金的电化学容量先增后减，当x＝0.2时，合金的放电容量达到最大值为404mAh/g。活化次数变化不大，为7次左右。
实施例3：
设计合金成分为：TiMn1.2Cr0.8，实验所用原料的纯度均在99.9％以上，然后添加纯度在99.9％以上的Nb粉取代部分Cr，配比成为合金TiMn1.2Cr0.8-xNbx(X＝0.1～0.5)，采用WK-II型非自耗(钨极)真空电弧炉熔炼合金，为保证合金铸锭成分和组织均匀性，抑制偏析，铸锭经四次重熔。TiMn1.2Cr0.8-xNbx(X＝0.1～0.5)储氢合金的循环稳定性曲线如图4，从图中可以看出，随着Nb替代Cr的量的增加，合金的电化学循环稳定性先增后减，当x＝0.1时，合金的循环稳定性最好为92.55％。
Claims (3)
1.一种改善AB2型储氢合金储氢性能的方法，其特征在于：所述方法首先设计AB2型储氢合金各个成分，然后添加Nb元素，配比成为新合金，采用WK-II型非自耗(钨极)真空电弧炉熔炼合金，为保证合金铸锭成分和组织均匀性，抑制偏析，铸锭经四次重熔。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：所述设计AB2型储氢合金各个成分的方法是将纯度在99.9％以上的每个单质元素按照成分配比，然后将合金粉与1％～10％的纯度在99.9％以上的Nb粉混合。
3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：所述储氢合金包括广义的二元AB2型储氢合金系，其中A原子以Zr、Ti等为主，B原子以Cu、Fe、Ni、Mn、Cr、Co、V、Pd、Nd等为主，即得到各种二元AB2型储氢合金系。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 200710098816 CN101041869A (zh) | 2007-04-27 | 2007-04-27 | 一种改善ab2型储氢合金储氢性能的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 200710098816 CN101041869A (zh) | 2007-04-27 | 2007-04-27 | 一种改善ab2型储氢合金储氢性能的方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101041869A true CN101041869A (zh) | 2007-09-26 |
Family
ID=38807662
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN 200710098816 Pending CN101041869A (zh) | 2007-04-27 | 2007-04-27 | 一种改善ab2型储氢合金储氢性能的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN101041869A (zh) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101716676B (zh) * | 2009-12-21 | 2011-11-16 | 南京工业大学 | 一种a2b型钛基储氢合金及其制备方法 |
| CN103668133A (zh) * | 2013-09-09 | 2014-03-26 | 西北工业大学 | Zr基储氢合金沉积Pd膜的方法及化学镀镀液 |
| CN105568110A (zh) * | 2016-03-17 | 2016-05-11 | 中国工程物理研究院材料研究所 | 一种用于贮存氚的ab型储氢合金及其制备方法 |
| CN111893361A (zh) * | 2019-05-06 | 2020-11-06 | 中国石油化工股份有限公司 | Ab2型储氢合金及其制备方法和应用以及含有机物氢气提纯方法 |
| CN112779439A (zh) * | 2021-01-28 | 2021-05-11 | 桂林电子科技大学 | 一种掺杂V改善ZrCo储氢合金性能的储氢材料及其制备方法 |
| CN114107776A (zh) * | 2021-11-23 | 2022-03-01 | 厦门钨业股份有限公司 | 一种高储氢量的贮氢合金及其制备方法 |
| CN114214570A (zh) * | 2021-11-18 | 2022-03-22 | 华南理工大学 | 一种氢压缩材料及其制备方法和应用 |
| CN114645179A (zh) * | 2022-03-01 | 2022-06-21 | 江苏集萃安泰创明先进能源材料研究院有限公司 | 25MPa初级氢压缩机用储氢合金及制备方法 |
-
2007
- 2007-04-27 CN CN 200710098816 patent/CN101041869A/zh active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101716676B (zh) * | 2009-12-21 | 2011-11-16 | 南京工业大学 | 一种a2b型钛基储氢合金及其制备方法 |
| CN103668133A (zh) * | 2013-09-09 | 2014-03-26 | 西北工业大学 | Zr基储氢合金沉积Pd膜的方法及化学镀镀液 |
| CN103668133B (zh) * | 2013-09-09 | 2015-08-05 | 西北工业大学 | Zr基储氢合金沉积Pd膜的方法及化学镀镀液 |
| CN105568110A (zh) * | 2016-03-17 | 2016-05-11 | 中国工程物理研究院材料研究所 | 一种用于贮存氚的ab型储氢合金及其制备方法 |
| CN111893361A (zh) * | 2019-05-06 | 2020-11-06 | 中国石油化工股份有限公司 | Ab2型储氢合金及其制备方法和应用以及含有机物氢气提纯方法 |
| CN111893361B (zh) * | 2019-05-06 | 2022-02-08 | 中国石油化工股份有限公司 | Ab2型储氢合金及其制备方法和应用以及含有机物氢气提纯方法 |
| CN112779439A (zh) * | 2021-01-28 | 2021-05-11 | 桂林电子科技大学 | 一种掺杂V改善ZrCo储氢合金性能的储氢材料及其制备方法 |
| CN114214570A (zh) * | 2021-11-18 | 2022-03-22 | 华南理工大学 | 一种氢压缩材料及其制备方法和应用 |
| CN114107776A (zh) * | 2021-11-23 | 2022-03-01 | 厦门钨业股份有限公司 | 一种高储氢量的贮氢合金及其制备方法 |
| CN114107776B (zh) * | 2021-11-23 | 2022-04-22 | 厦门钨业股份有限公司 | 一种高储氢量的贮氢合金及其制备方法 |
| CN114645179A (zh) * | 2022-03-01 | 2022-06-21 | 江苏集萃安泰创明先进能源材料研究院有限公司 | 25MPa初级氢压缩机用储氢合金及制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101041869A (zh) | 一种改善ab2型储氢合金储氢性能的方法 | |
| JP4084380B2 (ja) | 増大した容量、比率容量および触媒活性を有する改良された電気化学水素吸蔵合金 | |
| Zhao et al. | Characterization and improvement of electrochemical properties of Pr5Co19-type single-phase La0. 84Mg0. 16Ni3. 80 alloy | |
| KR20060125795A (ko) | 높은 저장 성능 및 우수한 실온 반응속도를 갖는 Ｍｇ-Ｎｉ수소 저장 복합 재료 | |
| Zhang et al. | Effects of PuNi3-and Ce2Ni7-type phase abundance on electrochemical characteristics of La–Mg–Ni-based alloys | |
| WO2005017218A2 (en) | Hydrogen storage alloys providing for the reversible storage of hydrogen at low temperatures | |
| CN114107776B (zh) | 一种高储氢量的贮氢合金及其制备方法 | |
| JP2016528676A (ja) | 相乗的多相水素化物合金 | |
| Yang et al. | Effect of alloying with Ti, V, Mn on the electrochemical properties of Zr Cr Ni based Laves phase metal hydride electrodes | |
| CN105695828A (zh) | 一种 Mg 基高容量贮氢合金及其制备方法 | |
| WO2016110208A1 (zh) | 一种 CaMg 2 基合金氢化物水解制氢材料及其制备方法和应用 | |
| CN115074578B (zh) | 一种Y-Mg-Ni基储氢合金及其制备方法 | |
| Zhang et al. | Effects of molybdenum content on the discharging performances of the La1. 7Mg1. 3 (Ni1-xMox) 7.75 MnCo0. 2Al0. 05 alloys | |
| CN1473948A (zh) | 高储氢量的钛－钒基储氢合金 | |
| Zhu et al. | A study on improving the cycling stability of (Ti0. 8Zr0. 2)(V0. 533Mn0. 107Cr0. 16Ni0. 2) 4 hydrogen storage electrode alloy by means of annealing treatment:: I. Effects on the structures | |
| CN101713049B (zh) | 多元钛铁系贮氢合金 | |
| CN1560295A (zh) | 一种钛-钒基储氢合金储氢性能的改善方法 | |
| KR101583297B1 (ko) | 티타늄-지르코늄계 수소저장합금 및 그 제조방법 | |
| JP5329498B2 (ja) | 水素吸蔵合金 | |
| CN110257651A (zh) | 一种具有多相共晶组织的Mg-Ni-Y储氢合金及其制备方法 | |
| JP2009046739A (ja) | 高容量水素吸蔵合金 | |
| US9768445B2 (en) | Activation of laves phase-related BCC metal hydride alloys for electrochemical applications | |
| CN1065353A (zh) | 用于二次电池负极的贮氢合金 | |
| JP2001279361A (ja) | Ｖ基固溶体型水素吸蔵合金 | |
| CN109881075B (zh) | 高放氢效率多相贮氢合金及其制备方法和应用 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |