Ti基准晶复相材料电极的电化学储氢性能-应用化学.PDF

第２８卷 第１２期 应 用 化 学 Ｖｏｌ．２８Ｉｓｓ．１２ ２０１１年１２月 　　　　　　　ＣＨＩＮＥＳＥＪＯＵＲＮＡＬＯＦＡＰＰＬＩＥＤＣＨＥＭＩＳＴＲＹ　　　　　　　 Ｄｅｃ．２０１１ Ｔｉ基准晶复相材料电极的电化学储氢性能 ａ，ｂ ａ，ｂ ｂ 刘万强 　张姗姗 　王立民 ａ （长春理工大学材料科学与工程学院　长春 １３００２２； ｂ中国科学院长春应用化学研究所稀土资源利用国家重点实验室　长春 １３００２２） 摘　要　通过电弧熔炼和铜辊急冷技术分别制得ＴｉＶ Ｎｉ准晶材料和ＶＴｉＺｒ ＮｉＣｒＣｏＭｎ ＡｌＳｎ １．４ ０．６ ５ ９ ２６．２ ３８ ３．５ １．５ １５．６ ０．４ ０．８ （ＶＴＺＮ）合金材料，再用球磨法得到ＴｉＶ Ｎｉ＋２０％（质量分数）ＶＴＺＮ的复相材料，研究了该复相材料的组 １．４ ０．６ 织和电化学储氢特性。结果表明，复相材料的相组成包括正二十面体准晶相（Ｉｐｈａｓｅ）、面心立方相（ＦＣＣ）和 体心立方相（ＢＣＣ）。复相材料作为镍氢电池负极，在３０３Ｋ和放电电流密度为３０ｍＡ／ｇ条件下，最大放电容 量可达３１０ｍＡ·ｈ／ｇ，放电性能优于ＴｉＶ Ｎｉ合金负极。 １．４ ０．６ 关键词　ＴｉＶ Ｎｉ合金，准晶，复相材料，电化学，储氢 １．４ ０．６ 中图分类号：Ｏ６１４　　　　　文献标识码：Ａ　　　　　文章编号：１００００５１８（２０１１）１２１４０２０６ ＤＯＩ：１０．３７２４／ＳＰ．Ｊ．１０９５．２０１１．００２４６ ［１］ ［２］ ［３］ 自１９８４年发现二十面体准晶相，其具有较高的硬度 、表面抗摩擦磨损性质 、传输性质 及较 ［４］ 高的储氢能力等 特点，Ｔｉ基二十面体准晶因其热力学稳定性高和较低的成本，被认为是非常有前景 ［５］ 的储氢材料 。金属材料的储氢性能主要取决于金属原子与氢原子间的化学亲和力以及金属中可容纳 氢原子的空隙的位置和数量。在大多数过渡金属中，氢趋于进入四面体和八面体空隙中。由于正二十 面体准晶相由正二十面体旋转对称点群构成，包含有大量的四面体空隙，因此，这类准晶可能具备良好 ［６］ 的贮氢能力 ，可作为储氢材料和镍氢二次电池负极材料。由于其对气态的吸氢温度较高，使其作为储 ［６］ 氢材料的应用受到了限制 。而电化学的氢化法吸氢则能够使ＴｉＺｒＮｉＣｕ准晶氢化物在适当条件下 ［７］ 分解，并且在充放电循环时不发生相的改变 ，因此，可用于镍氢电池的负极材料。 ［８］ Ｓｔｒｏｕｄ 首次采用高温粉末Ｘ射线衍射法研究了ＴｉＺｒＮｉＨ准晶相氢化物的放氢性能，表明准 ４５ ３８ １７ ［９］ 晶相合金与非晶相和晶体相合金一样可以用作贮氢材料。Ｖｉａｎｏ等 发现ＴｉＺｒＮｉ准晶在高压低温条 ［１０］ 件下的吸氢量比晶体相和非晶相更高，生成的稳定晶体