文档介绍：镁系储氢合金的复相改性研究

重庆大学硕士学位论文

学生姓名:林嘉靖
指导教师:陈玉安副教授
专业:材料科学与工程
学科门类:工学

重庆大学材料科学与工程学院
二 O 一一年五月
Research of multi-phase dealing of
Mg-based Hydrogen Storage Alloys

A Thesis Submitted to Chongqing University
in Partial Fulfillment of the Requirement for the
Degree of Master of Engineering
By
Lin Jiajing

Supervised by Associate Prof. Chen Yu-an
Major:Materials Science and Engineering

College of Materials Science and Engineering,
Chongqing University , Chongqing, China
May 2011
重庆大学硕士学位论文中文摘要

摘要

镁系储氢合金有着价格低廉,储氢量大等优点,作为机载储氢材料有着广泛
的应用前景,但其过高的氢分解温度,过慢的分解速度及易受空气和氧气的氧化
等缺点制约着实际应用。本文选择添加 B 和 C 对镁系储氢合金进行改性研究。
本文通过机械球磨制备出 2MgNi-xB(x=0%,1%,5%,10%,15%)系列合
金。球磨工艺确定为不锈钢罐,氩气作为保护气氛,转速 600rpm,球料比 20:1
(10:1),球磨时间为 12 小时,每隔两个小时将合金置于充满氩气的真空手套箱
中进行破碎处理以缓解合金的粘接现象。然后对以此工艺制备的 Mg2Ni 添加不同
含量的 B/C 进行表面复相球磨,工艺为玛瑙罐,氩气保护,转速 600rpm,球料比
20:1,球磨时间 1 小时。
对制备的 2MgNi-xB(x=0%,1%,5%,10%,15%)系列进行物相分析发现,
合金仍然含有相当量的 Ni,说明 12 小时的球磨时间不足以令单质镍完全消耗。
对合金进行气态储氢性能测试后发现,2MgNi-5%B 试样的综合性能最好。所有含
B 试样的吸氢量均比 Mg2Ni 高,但由于 Mg3Ni20B6 并非吸氢相,因此吸氢量随着
B 含量的增加而下降。400℃下,2MgNi-5%B 试样的吸氢速率为众多试样中最高,
仅需 180 秒就能完成吸氢,而 Mg2Ni 完成吸氢则需要 300 秒,并且吸氢量并不如
2MgNi-5%B 试样高。所有试样都在 400℃下才有明显放氢平台。Mg2Ni 的放氢平
台较宽,但 2MgNi-xB(x=1%,5%,10%,15%)系列合金的放氢平台则相对平
台,并明显较高,大约高个大气压。
本文将合金成分固定为 2MgNi-5%B,将球料比下调至 10:1,观察合成效果的
变化。X 射线衍射结果表明,同为 12 小时的球磨时间下,合金中仍然残留少量的
Mg,并且没生成 Mg3Ni20B6。但经气态储氢性能测试则发现,试样的储氢性能并
没下降,吸氢速率及放氢平台压相当,并且吸氢量略有提升。
添加不同含量的 B 对 Mg2Ni 进行表面复相改性。实验结果表明,B 作为表面
复相改性的添加元素对 Mg2Ni 的储氢性能改善不大,除了吸氢速率没太大变化外,
吸氢量、放氢量、及放氢平台压均有所下降,因此 B 并不适宜作为表面复相改性
的添加元素。
添加不同含量的 C 对 Mg2Ni 进行表面复相改性。实验结果表明,添加 5%C
能显著提升 Mg2Ni 的吸氢量及吸氢速率,并提高放氢平台压。而其它添加量的试
样则改善效果不明显。

关键词:镁系储氢合金,机械球磨,复相改性,气态储氢性能
I
重庆大学硕士学位论文英文摘要

ABSTRACT

With the advantages of low price and high capacity of hydrogen storage,
Mg-based hydrogen storage alloys stand as promising candidate petitive
hydrogen storage for on-board applications. But the inherence disadvanta