燃料電池用TiFe基貯氫材料及貯氫裝置研究.pdf

1、基于質子交換膜燃料電池電動車(PCV)良好的應用前景,該文確定以TiFe基貯氫合金作為主要貯氫介質,制成燃料電池貯氫裝置.貯氫合金采用多元合金化的方法制備,以改善TiFe基合金的活化性能和綜合吸放氫性能.通過制作的P-C-T測試裝置,研究在TiFe<,0.8>Mn<,0.2>基礎上添加第四種元素對貯氫合金氣態(tài)吸放氫性能的影響,并在此基礎上優(yōu)選出性能優(yōu)良的合金作為貯氫裝置的貯氫介質,制作出燃料電池貯氫裝置.該文的研究工作總結如下:1.制作

2、了P-C-T測試裝置,該裝置具有較好的密封性能,測試合金性能參數(shù)的數(shù)據(jù)精確度符合實驗要求,為后續(xù)研究工作打下基礎,也為課題組從事氣態(tài)貯氫材料的研究創(chuàng)造了條件.2.對TiFe<,0.8>Mn<,0.2>在B側添加等量元素Cr、Co、Ni,在A側添加V、Zr、La,形成TiFe<,0.8>Mn<,0.2>M<,0.05>四元合金.研究發(fā)現(xiàn):添加Cr、Co、V、Zr使得吸放氫平臺壓力降低,添加Ni、La平臺壓力上升;平臺特性都變得傾斜;可逆吸

3、放氫量都降低;但合金的活化性能都得到不同程度的改善.XRD、SEM分析認為,合金TiFe<,0.8>Mn<,0.2>Cr<,0.05>和TiFe<,0.8>Mn<,0.2>Zr<,0.05>活化性能改善的主要原因是新的吸氫相(TiCr<,2>和Zr<,2>Fe)的出現(xiàn);通過比較得出TiFe<,0.8>Mn<,0.2>La<,0.05>吸放氫性能最好.3.系統(tǒng)研究了TiFe<,0.8>Mn<,0.2>La<,x>(x=0,0.01,0.0

4、3,0.05)氣態(tài)吸放氫性能及活化性能改善的機理,發(fā)現(xiàn)La的添加改善了活化性能,但有效貯氫量降低,平臺特性變傾斜.TiFe<,0.8>Mn<,0.2>La<,0.03>不需要任何活化孕育期就能夠快速地吸放氫,且放氫量在353K時仍能達到1.77wt-％,綜合性能優(yōu)越.通過XRD、SEM、EDX研究發(fā)現(xiàn),添加少量的La沒有進入合金基體,而是以顆粒狀夾雜物形式彌散分布在基體相中,這些顆粒在活化初期首先氫化膨脹,導致基體相中大量顯微裂紋產生,