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镁基贮氢合金以镁和Mg2Ni为代表,镁和Mg2Ni的理论贮氢容量分别是7.6%(质量)、3、6%(质量),远高于其他几类贮氢合金:LaNiH6(1.37%)、FeTiH2(1.89%),被认为是极具应用前景的一类贮氢材料。但缓慢的吸放氢动力学性能和高的工作温度限制了镁基贮氢合金的实际应用。
Mg2Ni作为镍氢电池负极材料的电化学容量理论值为999mAh.g-1。但实际应用时放电容量极低,不到理论容量的五十分之一。利用机械合金化手段可大大提高其最大放电容量,但却对保持容量的稳定性作用不大。
本文在Mg2Ni的基础上,仍使用熔炼法研究了一系列微量元素掺杂的合金,对它们的活化次数、最大放电容量、容量衰退率等进行了对比分析。
利用Al、Fe、Ti、Sn对B侧元素取代,形成三元、四元合金的研究表明,Fe、Al取代的合金有较好的放电容量,但Fe对合金的活化性能无帮助,Al元素可以促进合金放电容量的稳定;Ti的作用比较温和,在几个元素取代的合金中,处于中间的水平;而Sn元素除了表现出对合金的活化性能有帮助外,对最大放电容量、容量保持率均为负面作用。这四元素两两共同取代的合金的特性也表明,Fe跟其它几个元素有较大的交互作用。
利用La对A侧取代,Al、Fe、Ti、Sn对B侧元素的取代,形成五元、六元合金的研究表明,稀土元素La可提高放电容量,但同时增大了容量衰率。
实验表明,Fe、Al应是较好的镁基贮氢材料多元合金化元素,Ti可适当选用。