4.3.3　Ti和Nb的氢化物的作用

从以上的数据和分析可以看出,添加Ti和Nb 的氢化物后明显降低了Mg2Ni合金氢化物的初始放氢温度,并增强了复合材料的吸/放氢动力学性能。为了更好地解释过渡金属氢化物改善Mg2Ni+10wt.%TMH(TMH=TiH2 和NbH)复合材料吸/放氢过程中的作用机制,系统地分析了复合材料吸/放氢中各个相的微观结构变化规律。表4-6给出了复合材料吸/放氢后的晶胞参数。可以看出在复合材料中,Mg2Ni晶胞吸/放氢后的晶胞体积与其在纯Mg2Ni合金中的晶胞体积相比均明显降低,其中加入TiH2 的复合材料中,Mg2NiH4/Mg2Ni晶胞的体积分别为577.28Å3 和307.98Å3,与其在纯Mg2Ni合金中相比分别减小了0.75%和0.05%;加入NbH 的复合材料中,Mg2NiH4/Mg2Ni晶胞的体积分别为580.56Å3 和308.02Å3,与其在纯Mg2Ni合金中相比分别减小了0.18%和0.04%。晶胞体积的降低是由于在球磨过程中,Ti和Nb的氢化物作为嵌入物被机械作用力嵌入Mg2NiH4 基体中,使Ti和Nb的氢化物颗粒与Mg2NiH4 基体间存在应力,导致Mg2NiH4 晶胞发生形变,产生晶体缺陷,同时其晶胞体积也相应减小。

复合材料放氢热力学性能的改善是由于加入添加剂后,复合材料氢化物中Mg2NiH4 相的晶胞参数发生变化,即晶胞体积与纯Mg2NiH4 相比明显降低,进而影响晶胞中H 原子与Ni原子和Mg原子间的相互作用;同时,由于过渡金属具有能与其他孤对电子产生相互作用的空轨道,能够影响Mg2NiH4 中H 与其他原子间的相互作用。由于NbH 具有较低的电子云密度,Nb的电负性与Ti相比更强,因此Mg2Ni+10wt.%NbH 复合材料的放氢热力学性能改善更为明显。(https://www.daowen.com)

表4-6　Mg2Ni+10wt.%TMH (TMH=TiH2 和NbH)复合材料的晶胞参数