本文件规定了稀土系储氢合金的压力组成等温线（PCI）测试方法。本文件适用于稀土系储氢合金的压力组成等温线（PCI）测试。本文件包含2个测试方法：方法1体积法，测定压力范围：0.001 MPa~10 MPa；方法2电化学法，测定范围为平台压力低于当地大气压0.01MPa的稀土系储氢合金。

ICS77.120.99
CCS H14
中华人民共和国国家标准
GB/T29918—2023
代替GB/T29918—2013
稀土系储氢合金
压力-组成等温线（PCI)的测试方法Rareearth-hasedhydrogenstoragealloysTest method for measurement of pressure-composition isotherm (PCI)2023-08-06发布
国家市场监督管理总局
国家标准化管理委员会
2024-03-01实施
GB/T29918—2023
本文件按照（B/T1.1一2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构利起草规则》的规定起草。
本文件代替（GB/T29918一2013《稀土系AB：型贮氢合金压力-组成等温线（PCI)的测定方法》，与G13/T29918一2013相比，除结构调整和编辑性改动外，主要技术变化如下：a)
更改了适用范围：方法1体积法测定压力范围为\0.001MPa～10MPa”，增加了电化学测试方法的适用范围（见第1章，2013年版的第1章）；增加了方法1中试剂和材料的要求（见4.3）；b）
增加了方法1中平行试验（见4.5）；c）
更改了方法1的精密度的条款和数据（见4.8，2013年版的第8章）；增加了\方法2：电化学法”（见第5章）；e）
增加了测试报告中\可能影响结果的任何情况”［见第6章k），2013年版的第9章]。本文件由全国稀土标准化技术委员会（SAC/TC229)提出并归口。本文件起草单位：包头稀土研究院、内蒙古稀奥科贮氢合金有限公司、安泰环境工程技术有限公司、有研工程技术研究院有限公司、中稀（微山)稀土新材料有限公司、国标(北京）检验认证有限公司、鄂尔多斯应用技术学院、广东省科学院资源利用与稀土开发研究所。本文件主要起草人：徐津、王利、李宝犬、王永光、吉力强、苑慧萍、李军、于丽敏、朱晓梅、周庆、宋冠禹、中立汉、闫慧忠、杨帆、王威、蒋利军、张薇、牛晓薇、刘治平、吴岱丰、刘倩雯、刘晓鹏、周增林。本文件于2013年首次发布，本次为第一次修订。1
稀土系储氢合金
压力-组成等温线（PCI)的测试方法GB/T29918—2023
警告一一使用本文件的人员应具备正规实验室工作的实践经验。本文件并未指出所有可能的安全问题。使用者应具有一定的专业知识和技能并充分认识到不当的操作可能引起的气体泄漏、电流泄漏、火灾或其他严重后果。
1范口
本文件规定了稀上系储氢合金的压力-组成等温线（PCI)测试方法。本文件适用于稀土系储氢合金的压力-组成等温线（PCI)测试本文件包含2个测试方法：方法1体积法，测定压力范围：0.001MPa～10MPa：方法2电化学法，测定范围为平台压力低于当地大气压0.01MPa的稀土系储氢合金。2
规范性引用文件
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氢气第2部分：纯氢、高纯氢和超纯氢GB/T3634.2
GB/T4842
纯氨、高纯氨和超纯氨
GB/T4844
GB/T6003.1一2022试验筛技术要求和检验第1部分：金属丝编织网试验筛GB/T6379.2
测量方法与结果的准确度（正确度与精密度）第2部分：确定标准测量方法重复性与再现性的基本方法
GB/T6682
GB/T7160
GB/T8170
GB/T15676
GB/T26412
GB/T31963
YS/T376
YS/T484
术语和定义
分析实验室用水规格和试验方法羰基镍粉
数值修约规则与极限数值的表示和判定稀土术语
金属氢化物-镍电池负极用稀土系AB：型贮氢合金粉金属氢化物-镍电池负极用稀土镁系超晶格贮氢合金粉物理纯铂丝
金属氨化物
镍电池负极用储氢合金比容量的测定GB/T15676界定的术语和定义适用于本文件。方法1：体积法
4.1方法提要
根据稀土系储氢合金在一定的压力利温度下可逆吸/放氢的特性，利用理想气体状态方程计算出在1
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不同的氢气压力下储氢合金晶体中氢的变化量△，最终得到测试温度下储氢合金中氢含量（体积分数)与氢气压力变化的关系曲线。4.2
仪器设备
4.2.1压力-组成等温线（PCI)测试仪最高测试温度≥70℃.精度0.1℃；最高测试压力≥5MPa，精度0.001MPa。测试仪器的构造如图1所示。
标引符号说明：
氢气源；
4.2.2电子天平
储气瓶：
压力表：
样品室：
控温设备（精度0.1℃，允许控温误差土0.5℃）：针型阀：
开关阀。
图1压力-组成等温线(PCI)测试仪分度值0.0001g。
试剂或材料
4.3.1氢气：符合GB/T3634.2中高纯氢的要求。4.3.2氮气：符合GB/T4844中高纯氢的要求4.3.3氩气：符合GB/T4842中纯氩的要求。4.4试样
4.4.1合金颗粒试样
取储氢合金锭试样.首先除去合金锭表面的氧化层，然后将其破碎后依次过1.7mm（10目）利0.3mm（48日）试验筛，取适量0.3mm（48日）筛上的试备用。1.7mm（10日）和0.3mm（48日）试验筛的筛孔尺寸符合GB/T6003.1一2022中R40/3分别为1.7mm和0.3mm的要求。注意试样破碎过程中要防止氧化。
4.4.2合金粉试样
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将合金粉先后过0.6mm（28目）和0.075mm（200目）试验筛，取适量0.075mm（200目）筛上的合金粉备用。其中28目和200目试验筛的筛孔尺寸符合GB/T6003.1一2022中R40/3分别为0.6mm和0.075mm的要求。
5平行试验
称取两份试样（4.4)进行平行测定。4.6
测试步骤
4.6.1试料量
按照试样（4.4)体积填充率达到样品室容积的5%～20%的要求，称取2g~5g试样（4.4），精确到0.0001g。
4.6.2设备检漏试验
将样品室与测试仪器连接.然后向测试系统充入设备允许的最大压力的氩气或氮气，确保测试系统泄漏率≤1×10-g·s-即可。
4.6.3样品室容积的测定
取装有情性气体的标准容器.初始压力为P，，容积为V，。将标准容器与预先排真空的测试系统连接，接通共存后的压力为P2·系统管线的体积V。按公式（1)计算，数值以立方厘米（cm\）表示。V=
式中：
(P-P2)V
P，一一标准容器的初始压力，单位为兆帕（MPa）；P2一--标准容器与待测系统接通共存后的压力，单位为兆帕（MPa)；V，---标准容器的容积.单位为立方厘米（cm\）。·(1)
然后将装有性气体的样品室（初始压力P3）与测试系统连接，接通共存后的压力为P：·样品室的体积V按公式（2)计算，数值以立方厘米（cm2）表示。V3=
式中：
P，---样品室与测试系统连通后的压力，单位为兆帕（MPa）；V，一一系统管线的体积.单位为立方厘米（cm\）：P3一一样品室初始压力.单位为兆帕(MPa）。通常采用测量3次取平均值的方法4.6.4参数设定
启动仪器，进人测试程序.输人测试所需的试样信息，设定活化条件和吸/放氢测试的截止压力。4.6.5压力零点设定
将样品室抽真空，使其压力稳定在0.001MPa以下，并将该状态设定为压力零点。3
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4.6.6活化处理
在设定的活化处理温度下抽真空，使系统压力达到压力零点，然后关闭开关阀S、S：和S·打开针型阀N，和开关阀S，将设定压力的氢气导入测试系统内，待压力稳定后打开开关阀S，·使试样（4.4）与氢气充分反应，直到压力不再下降为止。然后抽真空脱气.使系统压力达到压力零点，完成试料的一次活化。活化的次数和活化过程是否需要加热取决于试样（4.4），如此方法尤法活化，可适当提高活化温度，待活化后再恢复至测试温度。4.6.7平衡化处理
在设定温度下使试样（4.4)反复进行吸/放氢气的操作.次数为3次～5次。以加快试样与氢气的反应速度和稳定试样的吸/放氢性能。4.6.8PCI测试
4.6.8.1测试要求
开始测试前系统真空度应达到压力零点以下.使平衡化处理后的试样完全恢复金属相，抽真空至压力零点.并确认恒温设备将温度恒定在设定值温度范围25℃～70℃。4.6.8.2吸氢测试
吸氢测试步骤如下。
关闭开关阀S2、Ss、S.和针型阀N·首先打开针型阀N.·然后通过控制开关阀S，使氢气进人a）
设备管线并达到设定压力值Pa。打开气压阀S·样品室与设备管线连通，氢气开始与储氢合金试样发生反应。b）
待整个系统压力达到平衡压力P，时（平衡过程中压力变化≤0.01MPa），记录平衡压力P，、样c）
品室温度T，和在此平衡压力下的氢含量.以IgP，对：作图，即得PCI吸氢山线在该状态的测试点。其中P，和T，的数值作为测试下一个数据点的参考依据。再次从a)开始重复操作，直至平衡压力P，达到设定的截止压力。d）f
取不低于10个点组成且明显有拐点的吸氢曲线。4.6.8.3
放氢测试
放氢测试步骤如下。
在吸氢测试结束后关闭开关阀S、S、S，和针型阀N，，首先打开针型阀N2，然后通过控制开关阀Ss，使样品室以外的氢气压力降到设定值P。。b）
打开开关阀S2，样品室与设备管线连通.试样开始放氢。c）
得整个系统压力达到平衡压力P，时（平衡过程中压力变化≤0.01MPa），记录平衡压力P，、样品室温度T，和在此平衡压力下的氢含量（体积分数）u，以IgP，对u作图，即得PCI放氢曲线在该状态的测试点。其中P，和T，的数值作为测试下一个数据点的参考依据。再次从a)开始重复操作，直至平衡压P,≤0.005MPa。d)
e）取不低于10个点组成放氢曲线。4.7试验数据处理
4.7.1测试数据计算方法
将数据代人公式（3)和公式（4)可分别计算出相对于储氢合金质量分数的变化量（△）和氢原子数4
与储氢合金原子比的变化量（
。计算结果的有效数字保留到小数点后第3位。201.6Pa×Va
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)-P(++）
'P, ×V.'P,×V)
2「P×V.
A=RMLG
式中：
吸入氢气质量相对于储氢合金的质量分数.%：测试系统内的平衡压力，单位为兆帕（MPa）；测试系统的容积，单位为立方厘米（cm\）：试样吸/放氢前样品室内的平衡压力，单位为兆帕（MPa）：管线内的容积，单位为立方厘米（cm）：样品室内的容积，单位为立方厘米（cm\）：试样吸/放氢后样品室内的平衡压力，单位为兆帕（MPa）气体常数，单位为焦每摩开（J·mol1·K\）；试样质量，单位为克（g）；
测试系统的标准温度.单位为开尔文（K）：试样吸/放氢后样品室内的平衡压力，单位为兆帕（MPa)；试样吸/放氢前管线的温度，单位为开尔文（K）：试样吸/放氨前的温度，单位为开尔文（K）；试样吸/放氢后的温度，单位为开尔文（K）；试样吸/放氢后管线的温度.单位为开尔文（K）：试样吸/放氢后测试系统的标准温度，单位为开尔文（K）；氢原子数与储氢合金原子数之比。4.7.2PCI曲线
根据4.6.8.2和4.6.8.3绘制PCI曲线图.如图2。RI/
标引符号说明：
吸氢曲线
平合区
压力滞后
放氢曲线
氢含量(质显分数)/%
P—-—试样吸氢平台压力，单位为兆帕(MPa)；Pp—试样放氢平台压力.单位为兆帕（MPa)。图2PCI曲线图
最人吸氨量
.（3）
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4.7.3特征参数取值
最大吸氢量
根据图2.在吸氢曲线上试料在设定的最大测试压力下吸入氢气的最大质量分数，用表示。4.7.3.2
吸/放氢平台压力
根据图2.在吸/放氢曲线上氢含量等于50%时的氢气压力.分别用P，和P表示。4.7.3.3
滞后系数
根据图2.吸/放氢平台的压力差，即P.和P』之差。用H，表示，见公式（5)。H,=ln(
式中：
P—---吸氢平台压力，单位为兆帕（MPa)；Plp---—放氢平台压力，单位为兆帕（MPa）。4.7.3.4斜率因子
·（5）
根据图2，在放氢曲线上氢含量分别为75%和25%u这两点之间的斜率.用F表示见公式(6)。
式中：
In(P75% /P25%)
75% mx-25% zcmx
P75%一放氢曲线上氢含量等于75%wmax时的氢气压力.单位为兆帕（MPa)：P25%—---放氢曲线上氢含量等于25%wmax时的氢气压力.单位为兆帕（MPa）。4.8精密度
重复性
（6）
在重复性条件下获得的两次独立测试结果的测定值的差值不超过重复性限（r），超过重复性限（r）的情况不超过5%，重复性限（r）使用在表1的测试温度下测得的数据按照GB/T6379.2的规定求得，结果如表1所示。
重复性限（r）
测试结果取值项目
最大吸氢量（wm）
吸氢平台压力
测试温度
重复性限（r）
测试结果取值项口
放氛平台压力
斜率因子
滞后系数免费标准bzxz.net
再现性
重复性限（r）（续）
测试温度
40 ℃
70 ℃
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重复性限（r）
在再现性条件下获得的两次独立测试结果的差值不超过再现性限（R），超过再现性限（R）的情况不超过5%.再现性限（R）使用表2的测试温度下测得的数据按照GB/T6379.2的规定求得结果如表2所示。
测试结果取值项目
最大吸氢量（mx）
吸氢平台压力
放氢平台压力
斜率因子
滞后系数
再现性限（R）
测试温度
70 ℃
40 ℃
70 ℃
再现性(R）
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5方法2：电化学法
5.1方法提要
以储氢合金作负极，烧结氢氧化业镍作正极，氢氧化钾水溶液作电解液，组装开口三电极模拟电池测试系统。通过测量系统电动势，计算储氢合金电极在一定放电容量下的平衡氢压，通过充/放电容量计算电极的吸/放氨量，得出储氮合金中氮含量随氨气压力变化的关系曲线5.21
仪器设备
电子天平：分度值0.0001g。
5.2.2电压表：0.5级，直流：输入阻抗≥1M2。5.2.3
电流表：0.5级，直流；输人阻抗>1M2。5.2.4
粉末压制成型模具：规格尺寸Φ15mm士2mm。5.2.5小型压片机：最大压力40MPa。5.2.6
小型点焊机：焊点面积1mm2~2mm2。水浴恒温槽：控温精度士0.5℃。充/放电测试仪性能如下：
直流电流范围：2mA～1A：
电流控制精度：土1mA；
直流电压范围：10mV~5V；
电压控制精度：土5mV。
试剂与材料
除非另有说明.在分析中仅适用确认为分析纯及以1:试剂和符合实验室GB/T6682规定的三级水。
5.3.1炭基镍粉：符合GB/T7160中FNiT06的要求。5.3.2泡沫镍：孔隙率≥96%.孔数100PPI~110PPI，面密度430g/m2土25g/m2.厚度1.6mm土0.1mm，长75mm±5mm，宽24mm±2mm。5.3.3金属镍带：电池级，厚度为0.1mm土0.01mm.宽度为4mm土0.05mm.长度为150mm土2mm。
5.3.4烧结氢氧化亚镍：片状，充/放电循环寿命不低于1000次。5.3.5汞。
5.3.6氧化汞。
5.3.7隔膜：纤维尼龙，碱性电池用。5.3.8电解液：6mol/1氢氧化钾溶液。称取336g的氢氧化钾，溶解在适量纯水中定容至11.，配制出6mol/L土0.05mol/L氢氧化钾水溶液.密封储存备用。5.3.9耐碱瓶寒。
铂丝：符合YS/T376中WL.P1-1的要求。测试装置及说明
开口三电极模拟电池测试装置
图3为开口三电极模拟电池测试装置示意图。8
标引序号说明：
1----储氢合金工作电极：
2----烧结氢氧化业镍辅助电极：3——Hg/Hg0)参比电极：
1----6mol/1.氢氧化钾电解液，图3开口三电极模拟电池测试装置示意图5.4.2测试装置说明
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5.4.2.1为便于储氢合金负极双面放电.提高放电效果.装置采用烧结氢氧化亚镍过量设计，采用两个辅助电极设计，并与储氢合金负极平行放置。5.4.2.2正、负极区域用隔膜或多孔石英砂隔开。5.4.2.3
参比电极与工作电极以鲁金毛细管连接，鲁金毛细管用来消除液接电势、溶液电阻及电阻超电势，毛细管口与T作电极保持2mm土0.5mm间距。5.4.3辅助电极
辅助电极为烧结氢氧化亚镍电极[Ni(0H)2/Ni()OH)。将烧结氢氧化亚镍电极片裁成（22.0mm土0.5mm）×（40.0mm土0.5mm），在烧结氢氧化亚镍电极片的短边问处去掉部分氢氧化亚镍后渊山金属网状物，在金属网状物上点焊连接金属镍带（5.3.3），引出连接点，制备出辅助电极。5.4.4参比电极
氧化汞（Hg/Hg())电极，电解液为6mol/L氢氧化钾水溶液。制作方法：将汞（5.3.5)置于参比电极用玻璃试管底部并用氧化汞（5.3.6）覆盖.用铂丝连接金属镍带（5.3.3），将铂丝（5.3.10)端插人液体汞中，金属镍带（5.3.3)引出做为导线用。加入电解液浸泡。新制备的参比电极需要静置浸泡不少于24h，可重复使用。5.5试样
储氢合金粉.粒径≤0.150mm。
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