稀土元素替代不同A侧元素对AB₂型储氢合金的性能影响

【作者】 尹东明； 程勇； 王立民；

【机构】 中国科学院长春应用化学研究所,稀土资源利用国家重点实验室； 中国科学技术大学,应用化学与工程学院；

【摘要】 使用稀土元素掺杂/替代传统储氢合金,合金的活化及吸/放氢性能等得到有效改善。1-3但对于多元合金而言,A侧元素种类往往不止一种,使用稀土元素替代A侧哪种元素更能提高合金储氢性能的研究相对较少。本研究以AB₂型Ti-Zr-Cr-Mn基储氢合金为研究对象,使用稀土金属Ce取代A侧Ti/Zr元素,研究了等原子比下Ce取代合金的储氢性能并分析了影响机制。结果表明,Ce替代后显著提高了合金的储氢性能,同时发现当使用Ce替代Ti时,有更多的Ce进入到C14 Laves相中。DFT理论计算表明,Ce替代Ti合金相较于Ce替代Zr合金具有更低的形成能,同时PDOS和差分电荷结果也表明合金储氢性能更优,这是由于元素之间的电负性差异所致,由此提出使用元素替代改性时不仅需考虑Ludin理论对储氢合金改性影响外,当使用的替代元素与被替代元素间电负性差异越大时对合金储氢性能的改善也越加有利的观点。这一结论不仅有助于丰富储氢合金元素替代改性的知识体系,而且也揭示了电负性差异对合金储氢性能影响的关键作用,为未来稀土改性储氢合金的设计与优化提供了参考。更多还原