AB2型Laves相储氢合金研究进展

doi:10.19894/j.issn.1000-0518.220304

摘要/Abstract

摘要：

AB₂型储氢合金因其具有理论储氢容量高、循环寿命长以及性价比高等优点引起研究者的广泛研究兴趣。但是，AB₂型储氢合金还存在活化困难、易毒化以及平台高等缺点阻碍了其实际应用。近年，针对AB₂型合金的缺点，研究者们进行了大量的改性研究，并取得了很大进展。本文综述了AB₂型储氢合金近30年以来的研究进展情况，重点介绍了改善其储氢性能的方法，提出了AB₂型合金今后的重点研究方向。

关键词: AB₂型储氢合金, Laves相, 改性处理

Abstract:

AB₂ hydrogen storage alloy has attracted extensive research interest due to its advantages of high theoretical hydrogen storage capacity， long cycle life and high cost performance. However， AB₂ hydrogen storage alloy has some disadvantages such as activation difficulty， toxicity and high platform， which hinders its practical application. In recent years， aiming at the defects of AB₂ alloy， researchers have carried out a lot of modification studies and made great progress. This paper summarizes the research progress of AB₂-type hydrogen storage alloys in the past 30 years， focuses on the methods to improve its hydrogen storage performance， and puts forward the key research directions of AB₂-type alloys in the future.

Key words: AB₂ type hydrogen storage alloy, Laves phase, Modification treatment

中图分类号:

O614

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图/表 8

图1 C14Laves（a）、C36Laves（b）和C15Laves（c）晶体结构［23］

Fig.1 Crystal structures of C14Laves （a）， C36Laves （b） and C15Laves （c）［23］

图2 熔体快淬制备工艺［35］

Fig.2 Preparation technology of melt rapid quenching［35］

图3 合金显微组织的TEM相（a、d、f），选区电子衍射SADP1中V的衍射斑点（b），SADP2中ZrV2的衍射斑点（c），SADP3中ZrV2孪晶衍射斑点（e）［40］

Fig.3 TEM microstructures of Zr0.9Ti0.1V1.7 （a， d， f）， diffraction spots of V in SADP1 （b）， diffraction spots of ZrV2 in SADP2 （c）， twin diffraction spots of ZrV2 in SADP3 （e）［40］

表1 不同稀土元素对AB2型Laves相储氢合金性能的影响

Table 1 Effects of different rare earth elements on properties of AB2 Laves phase hydrogen storage alloys

Element	Add methods	Master alloy	Capacity	Activation performance	Platform slope	Ref.
Sc	Substituted Zr	ZrMn_0.6V_0.2Ni_1.2Co_0.1	Increased	Easy	Unknown	［44］
Y	Substituted Zr	ZrFe₂	Increased	Easy	Increased	［45］
La	Doped	Ti_1.02Cr_1.1Mn_0.3Fe_0.6	Increased	Easy	Increased	［46］
Ho	Doped	Ti_1.02Cr_1.1Mn_0.3Fe_0.6	Increased	Easy	Increased	［46］
Ce	Doped	Ti_0.8Zr_0.2Cr_0.75Mn_1.25	Increased	Easy	Increased	［47］
Pr	Substituted La	LaMgNi₄	Increased	Easy	Unknown	［48］
Nb	Substituted La	LaMgNi₄	Increased	Easy	Unknown	［48］
Sm	Substituted La	LaMgNi₄	Increased	Easy	Unknown	［48］

图4 晶胞体积、价电子浓度、储氢容量和解离压力与Y含量的关系（a）， Zr-Y-Fe化合物lnP与1/T的拟合图（b）［45］Fig.?4　The cell volume， valence electron concentration， capacity and dehydriding pressure as a function of Y content （a）， the fitting plots between lnP and 1/T of Zr-Y-Fe compounds （b）［45］

图5 Ti0.8Zr0.2Cr0.75Mn1.25和Ti0.8Zr0.2Cr0.75Mn1.25Ce0.02合金的首次吸氢动力学曲线（a）和循环稳定性（b）［47］

Fig.5 First hydrogen absorption kinetic curves （a）， cycle stability （b） of Ti0.8Zr0.2Cr0.75Mn1.25 and Ti0.8Zr0.2Cr0.75Mn1.25Ce0.02 alloys［47］

表2 不同金属元素置换对于AB2储氢合金储氢性能的影响

Table 2 Effect of different metal element replacement on hydrogen storage properties of AB2 hydrogen storage alloy

Element	Add methods	Master alloy	Capacity	Pressure of platform	Ref.
Mo	Substituted Fe	YFe₂	Decreased	Increased	［55］
Al	Substituted Fe	YFe₂	Decreased	Unknown	［56］
Ti	Substituted Zr	ZrFe₂	Decreased	Decreased	［57］
Mn	Substituted Fe	ZrFe₂	Increased	Decreased	［57］
Zr	Substituted Ti	TiCr₂	Increased	Decreased	［58］

表3 ZrCr2-x Fe x 合金在空气中的抗中毒性能［65］

Table 3 Impurity poisoning resistance of the ZrCr2-x Fe xalloy in air［65］

Alloy	Capacity before poisoning/（m·g^-1）	Capacity before poisoning/（m·g^-1）	Capacity retention rate/%
ZrCr_0.8Fe_1.2	154.1	0	0
ZrCr_0.6Fe_1.4	141.5	80.3	56.7
ZrCr_0.4Fe_1.6	122.9	98.3	79.7
ZrCr_0.2Fe_1.8	96.0	38.0	39.6

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AB₂型Laves相储氢合金研究进展

Research Progress of AB₂ Laves Phase Hydrogen Storage Alloys

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图/表 8

参考文献 72

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