第28卷第5期 2009年5月
特约专栏
张庆安教投
Cas
中国材料进展 MATERIALSCHINA
Mg2 +xNi13合金的储氢性能张庆安，赵刚，斯庭智，庞刚
（安徽工业大学材料科学与工程学院，安徽马鞍山243002）
Vol.28No.5 May.2009
摘要：为了弄清Mg含量对Ca,MgaNin型化合物结构参数和储氢性能的影响，利用X射线衔射研究了CayMg+Nirs（x=0.5，1.0和1.5）合金的相结构，并采用Sieverts型设备测量了其P-C-T 曲线。研究表明，Mg在Ca,MgaNis型化合物中的最大固溶度接近于Ca1.sMgs.sNin合金中的Mg含量。固溶的Mg含量增加导致化合物点阵常数减小，这可以有效地改善吸放氢热力学性能，其中 Ca,Mg,Nis吸、放氢的焙变分别为-28，30kJ/molHz。此外，Ca,MgsNin在吸放氢循环过程中不发生氢致非品化和氢致分解，因而具有良好的循环稳定性。
关键词：金属间化合物；晶体结构；储氢中图分类号：TG139.7
文献标识码：A文章编号：1674-3962(2009)05-0017-05 HydrogenStoragePropertiesof
Ca3 -x Mg2 +x Ni3 Alloys
ZHANG Qing'an,ZHAO Gang,SI Tingzhi,PANG Gang
(School of Materials Science and Engineering, Anhui University of Technology, Ma'anshan 243002, China)
Abstract: To understand the effects of Mg content on the structural parameters and hydrogen storage properties of Ca, Mg, Ni,s-type compound, the phase structures of the Cas-,Mg2+,Ni,s (x =0. 5, 1. 0 and 1. 5) alloys were investigated by X-ray diffraction (XRD) and their pressure-composition isotherms (P-C-T curves) were measured with a Sieverts-type apparatus. The results indicate that the maximum solid solubility of Mg in the Ca, Mg Ni-type compound is close to the Mg content of Car.s Mgas Nis alloy. The increase of Mg content leads to the decrease in the lattice parameters of Ca, Mg, Nis-type compound, which may effectively improve the thermodynamics of hydrogen absorption-desorption. The enthalpy changes for the hydrogen absorption and desorption of Ca, Mg, Nis are 28 and 30 kJ/mol H2 , respectively. Moreover, Ca, Mg, Ni,, shows good cycling stability because the hydrogen-induced amorphization and decomposition do not occur during hydrogen absorption-desorption cycles.
Key words : intermetallic compound; crystal structure; hydrogen storage
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前言
La-Ni系二元金属间化合物如LaNis，La,Ni,和La-Ni，等作为储氢合金曾受到人们的广泛关注，而在此基础上发展起来的La-Mg-Ni系三元储氢合金由于具有较高的储氢容量以及相对较低的成本，在过去的十年间引起了人们极大的兴趣(1-5)。随着La-Mg-Ni系三元合金研究的不断深入，人们发现了一系列新型三元金属间化合物，如LaMgNi,，LaMg,Ni,，La,Mg,Niz，La,MgNiu, LaaMgNi，等[6-7]。这些化合物的晶体结构是由AB
收稿日期：2009-05-02
基金项目：国家自然科学基金资助项目（50771001）通信作者：张庆安，男，1966年生，教授
(Laves型）单元和AB，（CaCu，型）单元以不同比例和不同的方式沿c轴方向堆垛而成["】，即LaatMg,Nisa+tn化合物的晶胞中含有若干个集团、而每个集团由m个AB，单元和n个AB，单元组成。
与此同时，人们在Ca-Mg-Ni系合金中也发现了具有层状堆垛结构的化合物，如CaMgNi。和CaMgNig 等[2,7]。但是到目前为止，Ca-Mg-Ni系三元化合物还没有得到全面的研究。最近，我们发现了另一种堆垛方式的新型化合物Ca,Mg,Ni，[9]，该化合物的晶体结构中 AB，单元和AB，单元的比例为2:1。由于Mg原子择优地占据在AB，单元中(0)，所以在理论上Mg在Ca,Mg,Nins 化合物中有较高的固溶度；而Mg含量是影响这类金属间化合物储氢性能的重要因素之一，因此有必要进一步深入研究Mg含量对Ca,Mg,Ni化合物的结构参数和储