稀土系AB₅型贮氢电极合金材料优化设计

【摘要】 在全面评述稀土系AB₅型贮氢电极合金的研究进展基础上,对AB₅合金中A侧稀土组元作用机理和二侧元素计量比（A:B）对合金电化学性能影响规律分别进行了系统的研究。为设计和筛选高性能贮氢合金,首先对影响氢化物电极放电过程的因素进行理论和实验研究,设计了三种电化学测试系统并进行对比分析,建立了电化学容量评价方法。又根据氢化物电极的结构及放电过程,推导出多孔氢化物电极的极化方程,并进行实验验证。 作者对RE（NiCoMnTi）₅贮氢合金(RE=La_1-x-x-y-zCe_xNd_yPr_z)中La,Ce,Nd和Pr含量及比例对其电化学性能的影响首次进行了系统的研究。为描述其综合效应,引入成分约束条件,作出综合电化学性能图,为筛选最佳的稀土成分提供依据。由于纯La,Ce,Nd和Pr价格昂贵,工业化生产中不宜直接采用纯稀土金属来配制电极合金。本研究进一步采用富镧混合稀土和富铈混合稀土按适当比例配制,以获得最佳合金成分,采用Rietveld方法对系列合金进行精细结构分析结果表明,合金仍保持母体合金LaNi₅的CaCu₅型六方晶系结构;合金中La,Ce,Nd,Pr（la）-Ni,Co,Mn,Ti（2c）键长对电化学容量起决定作用。 在优化A侧的基础上,进一步研究ABr合金中r值对电化学性能的影响,结果表明,超化学计量比（r=5.3）的合金具有较高的放电容量和较小的循更多还原