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添加Co对AB3.5型储氢合金结构及性能影响的理论与实验研究
  • ISSN号:1000-324X
  • 期刊名称:《无机材料学报》
  • 时间:0
  • 分类:TQ174[化学工程—陶瓷工业;化学工程—硅酸盐工业]
  • 作者机构:[1]上海交通大学材料科学与工程学院镁材料及应用上海市工程研究中心,上海200240, [2]上海交通大学材料科学与工程学院金属基复合材料国家重点实验室,上海200240
  • 相关基金:上海市科委重点专项(10DZ2211000); 上海市基础研究重点项目(10JC1407700); 上海市自然科学基金(11ZR1417600)~~
中文摘要:

基于密度泛函理论,采用总能量平面波赝势方法,设计了La0.75Mg0.25Ni3.5-xCox(x=0、0.25、0.5、0.75)系列合金,并研究了其晶体及电子结构.计算结果显示随着Co含量的增加,La原子上的电荷转移先增大后保持不变,在Co含量为0.5时达到最大;费米能级处的态密度值先增加后稍减小,Co含量在0.5时达到最大.利用悬浮感应熔炼法制备了该系列合金La0.75Mg0.25Ni3.5-xCox(x=0、0.3、0.5、0.7).对熔炼所得合金进行了结构和性能表征,XRD结果显示,随着Co含量的增加,合金的主相均为Ce2Ni7型AB3.5相;电化学测试显示,x=0.5时,合金的放电容量和循环性能均较好,为398.5 mAh/g,容量保持率S250为62%;PCT结果表明,在室温条件下合金的吸氢平台在0.04~0.09 MPa之间,当x=0.5时,吸氢平台压最低,为0.04 MPa,同时吸氢量最大,为1.587wt%.综合分析计算和实验的结果,AB3.5合金性能随Co添加量的变化趋势符合第一性原理计算的预测.

英文摘要:

The structures and electronic properties of designed alloys La 0.75 Mg 0.25 Ni 3.5-x Co x(x=0,0.25,0.5,0.75) were theoretically investigated by using density functional theory(DFT) of plane wave pseudopotential method.Calculation results showed that,with the increasing Co content,the charge transfer on La atom and the number of states at Fermi level(N(E F)) first increase and then slightly decrease,reaching maximum values at x=0.5.Meanwhile,La 0.75 Mg 0.25 Ni 3.5-x Co x(x=0,0.3,0.5,0.7) alloys were prepared through induced melting method.The effects of substitution Co for Ni on the structure and properties of the alloys were systematically investigated.X-ray diffraction results show that the majority phase in the alloys is Ce 2 Ni 7-type AB 3.5 phase.The electrochemical analysis shows that both the discharge capacity and the cycling stability of the alloys reach the maximum values at x=0.5.It is observed from PCT measurements that the alloys can absorb hydrogen under 0.04–0.09 MPa hydrogen pressure at room temperature.Both the lowest absorption pressure of 0.04 MPa and the highest storage capacity of 1.587wt% were obtained with Co content of 0.5.The results clearly show that the property change of AB 3.5 alloys with Co content can be predicted by first principle based theoretical calculations.

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期刊信息
  • 《无机材料学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国科学院上海硅酸盐所
  • 主编:郭景坤
  • 地址:上海市定西路1295号
  • 邮编:200050
  • 邮箱:wjclxb@mail.sic.ac.cn
  • 电话:021-52411302
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-324X
  • 国内统一刊号:ISSN:31-1363/TQ
  • 邮发代号:4-504
  • 获奖情况:
  • 获"中国百种杰出学术期刊"称号
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,美国科学引文索引(扩展库),日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),瑞典开放获取期刊指南,中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:21274