添加Ni对MgAl储氢合金电化学性能的影响 (2013年)

为探究添加Ni对MgAl储氢合金电化学性能的影响机制,笔者采用机械合金化在氩气保护下经高能球磨制备了添加5%Ni的Mg58Al42储氢合金,利用电化学方法研究了球磨时间和添加Ni对其放电容量及腐蚀电化学性能的影响。结果表明:目前研究的储氢合金放电容量与球磨时间有关,随球磨时间的延长先变大,球磨10h时放电容量最大为408.5mAh・g-1,此时的放电时间为490min,随后逐渐减少;储氢合金出现二次钝化现象,但二次钝化区间较短,腐蚀速度与球磨时间有关,球磨1h时腐蚀速度最低,此时的腐蚀电流密度为1.28× ### 添加Ni对MgAl储氢合金电化学性能的影响 #### 摘要与背景介绍 本文探讨了在MgAl储氢合金中添加Ni对其电化学性能的影响。随着传统能源资源的日益枯竭和环境问题的加剧，寻找可再生能源变得尤为重要。氢能源作为一种高效、清洁的能源形式，在未来的能源体系中占据重要地位。为了有效利用氢能，储氢材料的研究成为关键。其中，Mg基储氢合金因其高储氢量、低密度、成本低廉等特点而备受关注。然而，Mg基储氢合金也存在吸放氢温度高、动力学性能不佳等问题。因此，通过改进材料性能来克服这些限制显得尤为重要。 #### 实验方法与设计 本研究采用机械合金化技术，在氩气保护下通过高能球磨制备了含有5% Ni的Mg58Al42储氢合金。实验主要研究了球磨时间和Ni含量对储氢合金放电容量及腐蚀电化学性能的影响。 #### 结果分析 **1. 放电容量与球磨时间的关系** 实验结果显示，随着球磨时间的延长，储氢合金的放电容量呈现出先增加后减少的趋势。具体来说，在球磨10小时时，储氢合金达到了最大的放电容量408.5mAh/g，对应的放电时间为490分钟。这表明适量的球磨时间可以提高储氢合金的电化学活性，但过长时间的球磨反而会导致活性下降。 **2. 腐蚀性能的变化** 研究还发现，储氢合金在电化学过程中会出现二次钝化现象，但这一钝化区间的长度相对较短。此外，腐蚀速度与球磨时间紧密相关。在球磨1小时时，储氢合金的腐蚀速度最低，此时的腐蚀电流密度为1.28×10^-5 A/cm^2。这表明短期的球磨处理有助于提高合金的耐腐蚀性。 **3. 极化曲线与交流阻抗谱（EIS）** 通过分析极化曲线和交流阻抗谱，可以进一步了解储氢合金的电化学特性。研究发现，交流阻抗谱主要由单一的容抗弧组成，而极化电阻则随着球磨时间的延长先减小再增大然后再次减小。这种变化趋势反映了储氢合金内部结构随球磨时间的变化情况。 #### 添加Ni的影响 添加5% Ni后的MgAl合金表现出最大的放电容量，但这同时也伴随着腐蚀速度的轻微增加。这可能是因为Ni元素的加入改善了合金的导电性和活性位点分布，从而提高了放电性能；但另一方面，Ni也可能促进了某些腐蚀反应的发生，导致腐蚀速率的提升。 #### 结论 本研究通过实验揭示了在MgAl储氢合金中添加Ni及其球磨时间对其电化学性能的影响。适量的Ni添加和合理的球磨时间能够显著提高储氢合金的放电容量，但也需注意过高的腐蚀速度可能带来的负面影响。这项工作为进一步优化Mg基储氢合金提供了重要的实验数据和技术指导，对于推动氢能源技术的发展具有重要意义。 通过调整Ni的含量和优化球磨工艺参数，可以在一定程度上改善MgAl储氢合金的电化学性能，这对于推进氢能源的应用具有重要的理论和实践意义。