稀土镁基贮氢电极合金的结构与电化学性能研究_图文

1、 期 刘永 锋等 稀 土 镁 基 贮氢 电极 合金 的结 构 与 电化 学 性 能 研 究 充 满 电时 的 、 降至 低 于 与 的作 用 下 , , , 相 氢与合 金形 成 的 固溶 尽。 刁 习刀 一 体 平 衡 的 尽 相 氢 化物 氢浓 度 时 即 , 印 。 , 一 一一 一 一 一 一 一 在过饱 和 助 。 一 义二 二 二 尽相 开 始逐渐 变 为 相 , 并 放 出氢 在此反应 过 程 中 放 电 电位 出现 平 台 待 全 部 一 一 , 助 之 口相转 变 为 相关 相后 电位 逐 渐 下 降 该过 程主要 受 , 相 的形 核 与 生长 速度 制 约 其 与氢化物

2、的热力 学稳定 性密切 、 、 贮氢 合 金 动 力 学 过 程 主 要 是氢 化物 电极 的 表 面 电荷 转 移和 氢在 合 金 体 内的扩 散 , 七 奄湘 , 氢 化 物 电极表 面 电荷 转 移 性 能可 由 电极 表 面 的 电化 学 反 应 阻抗 和 交 换 电流 密度 表 征 氢在 合金 体 内的扩 散 可 由极 限 电流密度及 氢 的扩散 系 数来表 征 图 。 二 。 一 二 贮氢合金 电极 在 ” 在 本 实验 中 合金 电极 的表 面 电化 学 反应 阻 抗 交 换 , 、 电位 阶跃 后 的 阳 极 电流 。 时 间 响 应 曲线 。 二 电流密度 饰 、 极 限 电

3、流 密度 以 及 氢 的扩散 系 数 随着 , 值的 , 增大先增大后 减 小 当 二二 时 出现 最 大值 , 这 可能 与 叮 合金 的组 成及 相结构的变化有关 这 一 变化 规律说 明 了该 类 型 合 金 电极 的 电化学反应 动 力学 性 能 随 着 二 值 的增 加 , , , 汀 气 了二 犷 一 一 一 一 先提 高 后 降低 , 与合金 电极 的高倍率性能 测 试 相 一 致 结论 。 , 式中 径 , 乞 , 为 扩 散 电 流 密度 为 贮 氢 合 金密度 。 , 为氢扩散 系 数 , 。 。 。 , , , , , , “ ” 。 为 合 金颗 粒 半 , 型 合金

4、由多 相 组成 其 中都 包含有 , , 为合 金 电极体 内初始 氢 浓 度 “ , 相和 , 相 、 , 相和 , , 相 的丰度 随着 为合金颗粒 表 面 的氢浓 度 从图 据式 中 到 一 “ 一 “ , , 为放 电时间 , 值 的变化而相 对 变化 随着 , , 值 的增加 合金 的 吸氢 量首 , 可 以 看 出 经过 足 够 的时间后 乞与 之 间呈 先增 加 然后 减小 同时 合金放 氢 平 台压 力 首先 保持基 本 不 变 然 后 增 加 该 类 型 贮 氢 电极 合金 的 活 化性 能 较好 放 电容 量在 一 个 充放 电循 环后 即 可 达 到 最 大值 随着 现

5、出 良好 的线性关 系 拟 合 曲线最 后 阶段 的线 性 部 分 根 计 算 出 的氢在 合 金 中的扩 散 系 数 科 列于表 , 其 增加 可以看出 , 随着 一 , 值 的增 大 氢在合 值 的增 大 , 合 金 电极 的最 大放 电容 量从 金 中的扩散 系 数 一 从 二 增 加到 , , 然后 又 减小 到 , 然 后 再 降低 到 随着 值 的增大 合金 电极 的高 二 二 当 “ 时 , 值 又 略有增 加 倍率性 能先提高后 降低 当放 电电流 密度 几 时 合 金 电极 的高倍率性能从 时的 , , 这一 结 果 与线性 极化 和 阳 极 极 化 时的 提 高到 随 ,

6、的测试 结果 一 致 一般认 为 贮氢 电极合 金 的放 电过程 主 要 由 , 然后 又 减 小 到 时的 , 个过程 , 着 二 , 值 的增 加 当 , 合金 电极 的电化 学 反 应 动 力学性 能首先 时达 到 一个 最 大 值 组成 , , 增加 电化 学 反应过 程 值 进一 步增 加 贮氢 电极合 金 充 满 电时 氢是 放 电时 贮氢 电极 合金 表 一 , , 合 金 电极 的电化学反应 动 力学 性 能 又 有所 下 降 参考文献 【 【 , , , , , , 以 氢化 物 口 相 的形 式存在 面 的氢原 子 失去一个 电子 并与 电解液 中的 , 结合 生 成水 从

7、 而 使 合金表 面 氢 浓度 下 降 该过程 的反应 速 度取 已 爪 , , 决 于 贮 氢 电极 合 金 的表 面 电催化 活 性 氢 的扩 散放 电 由于 贮氢 电极合 金 表 层 氢 原子浓 度 的下 降 造成 了合金 颗 粒 由体 内向表 面 的氢 浓 度梯度 , 、 么甲 一 、 材 , 亡 , , 【 , , , , 飞 从飞 亡 。 在其驱 动下 合金 内部 的氢原子 向表 面 扩 散 该过 程 的速 度取决 于 氢在 合金 体 内和 表 面 氧化膜 中的扩 散 系数 贮 氢 电极 合 金 的颗 粒尺 度 以 及 合金颗 粒 表 面 的氧化膜 的厚 度 和 致密性 【 , ,

8、 了 御 几 , 军 , 爪 , 脚 , 、 勺, , , 口、 的相变 当 贮 氢 电极 合 金 表 面 氢 浓度 由 夕 , 金 【 【 , , , 属 学 报 , 卷 , 夕 刀 夕 , 【 , , , , , , 。 爪 , 二 , , , , 、 认 , , , 从认 一 , 肠 , , , , 认厄 , , , 【 , , 【 , , , 夕 , , 万 , , 卫 亡 。 , , , , , , 夸 , , 【 , , , , 【 【 , , , 亡 。 , , 记一 亡 , 亡, , , 、乞 、 亡 , 认五 。 , , , 八, 亏 , 召 们 叨 , , , 夕 , , , , 】 亡 , 、乞 、 二 , , 叭俗 爪亡 子 己叩 句 召 们 印 , , 未 金 属学 报 成 立 国 际顾 问 委员会 年 应 我 刊 主 编柯俊 院士 的邀 请 十余名 国际 著名 学 者接受 担