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氢能作为新一代的能源日益受到人们的重视,但氢的储存和运输一直是氢的实际应用的一大障碍。储氢合金因其安全、高效,在氢的各种存储方式中逐渐成为首选。在迄今开发的各种储氢合金中,Ti-Mn基储氢合金以其容易活化、储氢量大、可低压吸放氢而成为AB2型储氢合金的代表之一;然而Ti-Mn基储氢合金同时存在吸放氢滞后效应大、初始活化氢压高等缺点。本研究针对Ti-Mn基储氢合金的这些缺点开展研究,使用V、Fe两种元素取代合金中的部分Mn元素对其进行改性,并研究了非化学计量比及热处理对储氢性能的影响。 研究结果表明:V、Fe取代合金中的部分Mn元素后,合金的活化性能、吸放氢性能、热力学性能及加工性能均有明显改善。V、Fe取代TiMn1.5中的部分Mn后:在353K、2MPa氢气压力的条件下,只需5分钟合金即开始迅速吸氢。合金TiMn1.1(VFe)0.3在293K、4MPa的吸氢条件下最大放氢量可达到220ml/g。通过测试还计算了改性后的储氢合金的吸放氢过程中的焓变和熵变。XRD(X-raydifffraction)分析结果表明:当V、Fe取代TiMn1.5合金中的部分Mn后,合金中出现了δMnV相,合金的相组成由单一的γ-TiMn1~2相转变为γ-TiMn1~2相和δMnV相共存。当V、Fe取代TiMn2合金中的部分Mn时相组成转变为γ-TiMn1~2相和TiMn5相共存。 本文中还分别初步研究了Cr和Mn对TiFe合金的改性研究,研究结果表明:Cr和Mn均可以明显改善合金的活化性能,在温度低于373K、氢气压力低于4MPa的条件下即可使合金活化,并且具有良好的吸放氢性能,其最大放氢量可超过200ml/g,而且由于合金价格低廉,具有较好的开发前景。 文章最后还研究了热处理对储氢合金性能的影响。结果表明:热处理可以提高合金的吸放氢性能、改善合金相结构及合金吸放氢的热力学性能。