马　勇, 李祥志, 李永涛, 柳东明, 张庆安, 斯庭智

(安徽工业大学材料科学与工程学院, 马鞍山 243002)



Mg2Ni1-xCox合金相的固溶烧结法制备及结构和储氢性能

马勇, 李祥志, 李永涛, 柳东明, 张庆安, 斯庭智

(安徽工业大学材料科学与工程学院, 马鞍山 243002)

采用固溶烧结法制备了Mg2Ni1-xCox(x=0.10, 0.15, 0.20)合金, 利用X射线衍射仪和压力-组成-温度测试仪等研究了Co含量对合金相结构和储氢性能的影响. 结果表明, 合金由Mg2Ni型Mg2(Ni, Co)主相及少量Mg和MgNi3Co新相组成. Mg2(Ni, Co)具有良好的可逆储氢性能, 吸氢形成Mg2Ni0.9Co0.1H4型四元氢化物, 其具有与父系氢化物HT-Mg2NiH4相近的放氢焓变(ΔHd=63.9 kJ/mol H2). Mg2Ni1-xCox(x=0.10, 0.15, 0.20)合金具有良好的放氢动力学性能, 二维相界面迁移为放氢过程的控制步骤. 随着Co含量的增加, 合金的放氢活化能(Ea)降低, 其中, Mg2Ni0.8Co0.2的Ea降低到54.0 kJ/mol.

Mg2Ni型合金; Co合金化; 固溶烧结; Mg2Ni0.9Co0.1H4; 储氢性能

Mg具有密度小、 资源丰富、 价格低廉及储氢量高[MgH2储氢量(质量分数)达7.6%]等优点, 被认为是最有发展潜力的轻质储氢材料之一[1]. 然而, 纯Mg作为储氢材料吸放氢动力学性能差, 其氢化物较稳定(放氢温度约为350 ℃), 严重限制了它的实际应用[2,3]. 为了克服上述缺点, 国内外学者开展了大量的研究工作[4～7], 并取得了一定的进展.

将Mg与过渡元素进行合金化是改善Mg基材料储氢性能的一种有效方法. 其中, 最具代表性的是Mg2Ni合金[8], 其氢化物Mg2NiH4的放氢焓变(ΔHd)由MgH2的75 kJ/mol H2降低到65 kJ/mol H2, 热力学性能改善明显. Co与Ni原子的属性相似, 但Mg和Co的金属间化合物不能储氢. 尽管如此, 人们在高压H2(～GPa)的作用下, 通过高能球磨Mg和Co的粉末制备了Mg2CoH5和Mg6Co2H11等新型三元氢化……