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储氢合金电极的合金化学成分、组织结构对电极的电化学性能有较大影响,但合金的表面状态也是影响电极电化学性能的一个重要因素。对合金粉进行表面改性处理,是一种提高电极循环稳定性、电化学容量和高倍率放电性能的有效的手段,其目的在于基本不改变储氢合金整体性质的条件下,改变合金的表面状态,从而改变合金的有关动力学性能,使合金的潜在性能得以充分发挥。
一般认为储氢合金性能的恶化主要有两种模式:一种是储氢合金的微粉化及表面氧化扩展到合金内部;另一种是在储氢合金表面形成钝化膜,使合金失去活性。对合金粉进行表面改性处理是提高合金或电极性能的一种有效手段。其优点是不改变储氢合金整体性质的条件下,改变合金的表面状态而提高合金或电极的性能。
合金表面层在吸放氢过程中充当着重要的作用。在固气反应中,由于储氢合金的表面催化作用,气体在合金表面解离成氢原子,氢原子向合金内部扩散,并吸藏在金属原子间隙中。当体系升温时,氢又被释放出来。反复吸放氢,合金体积发生反复膨胀和收缩,最终导致微粉化,这时合金的热传导性能降低,反应热的扩散就成了控制反应的步骤,因此表面导热性也就很重要了。
另一方面,当储氢合金用作电池电极时,在回路中施加电压、电流下,电解液中的水在合金表面分解成氢原子,氢原子向表面内部扩散并被吸收。当通以反电流时,氢释放出来并被氧化成水。由于电子是通过合金表面这一传播媒介传导给电解液。因此,具有良好电子传导性的表面,就成为制约电极反应的重要因素。
另外,在碱性电解液中,合金表面易被腐蚀,因此,合金表面的抗腐蚀能力也就决定了合金的使用寿命。综上所述,改善合金表面的导电性、催化活性、氢扩散性、耐腐蚀性以及热传导性等是制得优秀合金的重要因素。
常见的表面处理方法有:①碱溶液处理;②酸处理包括无机酸处理和有机酸处理;③氟化处理;④合金表面包覆膜处理(化学镀Cu,Ni等);⑤电极表面的高分子修饰。
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