[發明專利]一種改進的鎂?鎳?鑭系貯氫電極合金的石墨烯改性方法

在審

• 申請號: 201610843606.0
• 申請日: 2016-09-23
• 公開（公告）號: CN106623965A
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發明（設計）人: 黃林軍;王彥欣;唐建國;王瑤;劉繼憲
• 申請（專利權）人: 青島大學
• 主分類號: B22F9/24
• 分類號: B22F9/24;C22C45/00
• 代理公司: 北京匯捷知識產權代理事務所(普通合伙)11531
• 代理人: 李宏偉

技術領域

本發明涉及一種Mg-Ni-La系貯氫電極合金的表面改性方法，屬于金屬功能材料技術領域。

背景技術

面對日益緊迫的新能源開發和環境保護，鎂基電極合金是最具有發展潛力的輕量綠色能源材料之一。鎂基儲氫合金理論儲氫容量高達7.6％，電化學容量達1000mAh g^-1，擁有儲氫量大、密度低、含量豐富和價格低廉等優點。近20年來，盡管鎂基貯氫合金作為電極材料得到了廣泛深入的研究和極其迅速的發展，但其苛刻的吸放氫條件(吸放氫溫度高、動力學性能差)和電極壽命短(耐腐蝕性能低等)等缺點阻礙了它的實際應用。

眾多研究表明，鎂基合金循環壽命的衰退主要歸結于以下2個方面的原因：(1)鎂基儲氫合金的循環容量衰退與其在堿液中的腐蝕有著緊密的聯系,尤其是作為吸氫元素的Mg的腐蝕和作為提高電催化活性元素的Ni的腐蝕是導致容量不斷損失的主要原因；(2)合金吸放氫導致的晶胞體積膨脹/收縮引起的合金顆粒粉化。為此,人們通過各種方法對以上缺點進行克服，主要包括：添加/取代合金元素、控制粒徑大小、退火處理、表面處理、使用緩蝕劑以及控制電荷輸入等。這些方法在不同程度上有效的提高了合金的耐腐蝕性能和釋放氫溫度。

近十年來，對電極合金進行表面修飾改性以提高其耐腐蝕性能、改善其循環穩定性的研究成為熱點。Iwakura C等(Iwakura C,Inoue H,Nohara S,et al.Effects of surface and bulk modifications on electrochemical and physicochemical characteristics of MgNi alloys[J].Journal of Alloys and Compounds,2002,330-332:636-639)研究發現，利用石墨對MgNi合金進行表面修飾，可以有效提高其放電容量和循環壽命，Guo ZP等(Guo ZP,Huang ZG,Konstantinov K,et al.Electrochemical hydrogen storage properties of nonstoichiometric amorphous MgNi1+x-carbon composites(x＝0.05-0.3)[J].International Journal of Hydrogen Energy,2006,31(14):2032-2039)采用石墨、碳納米管、 炭黑對非晶MgNi合金進行表面修飾，發現石墨是其中較好的一種修飾材料，經其修飾后電極的性能提升最大。銀是一種化學性質穩定，且導電性能良好的金屬。Pozzo M等(M.Pozzo,D.Alfe,Hydrogen dissociation and diffusion on transition metal(＝Ti,Zr,V,Fe,Ru,Co,Rh,Ni,Pd,Cu,Ag)-doped Mg(0001)surfaces,Int.J.Hydrogen Energy 4(2009)1922-1930.)計算表明合金表面的Ag有利于貯氫合金吸氫，Ag與H幾乎不會成鍵，氫原子在Ag表面擴散十分方便。同時Qian L等(L.Qian,L.Qin,J.Lijun,Properties of hydrogen storage alloy Mg2-x Agx Ni(x＝0.05,0.1,0.5)by hydriding combustion synthesis,J.Alloys Compd.359(2003)128-132)利用氫化燃燒法制備了Mg_2-xAg_xNi(x＝0.05,0.1,0.5)合金，發現Ag能夠提高合金的吸釋氫動力學性能。因此Ag是另一種較為理想的表面修飾材料。

發明內容

本發明要解決的技術問題

現有技術的鎂-鎳-鑭系(Mg-Ni-La系)非晶電極合金存在放電容量低，循環穩定性不足的技術問題。

解決技術問題的技術手段

本發明的目的是提供一種Mg-Ni-La系貯氫電極合金的表面改性方法。

本發明是通過以下技術手段來實現：

一種Mg-Ni-La系貯氫電極合金的表面改性方法，其特征在于它包括如下工藝步驟：

(1)將Mg-Ni-La合金按照化學計量比配料，然后在真空懸浮熔煉爐中熔煉均勻；

(2)將熔煉均勻的合金置于多功能非晶合成設備中，采用熔體快淬法(淬速為30m/s)制備Mg-Ni-La非晶電極合金；