第1期 李轩等：电场增强镍薄膜的氢气吸附性能研究 ,107. 1.6 氮气吸附量，如图5所示，从图5中显示的放电信 e-0.2MV·m- a-1.5MY·m -0.5 MV.m -2.0MV,m 号变化表明，一部分电荷储存到了镍电极上，同样 +-1.0MVm4 21.2 值得注意的是，在空白实验中并没有监测到如此变 化明显的放电信号，这说明在充电过程中，一部分 氨气分子被极化吸附在了镍电极表面，从而储存了 电能。此外还可看出，放电信号的电压随着充电过 0.4 程中加载在镍电极上的电场强度升高而升高，这表 00-0-0-0000000-0-000-06 明充电过程中的电场强度越高，镍电极储存的电量 0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 也就越多，氮气的吸附量也就越大， 时间s 图3氮气压力为1MPa时在不同电场强度下的充电信号 Fig 3 Charging signals at a nitmgen pressure of IMPa under various e-0.2 MV.m- 1.0 *-0.5MV·m1 electric fiel strengths +-1.0MVm 0.8 -1.5MV·m 现了短时间的波动，之后趋于稳定，这说明在此过 -0-2.0 MV.m- 程中，氮气在高电场的作用下形成了等离子体，而等 0.6 离子体可以自由地从正极到达负极形成短暂的电 04 流，使镍电极之间出现了暂时性的短路，在充电吸 附过程中，从2号电阻上所监测到的漏电信号更是 说明了这一点，如图4所示. 0.2、 0.3 0.4 时问s 图5氨气压力为1MPa时在不同电场强度下的放电信号 Fig 5 Discharge signals at a nitrogen pressure of IMPa under vari e-0.2 MV.m -0.5MV·ml ous electric fiel strengths +1.0MV·m 04 -1.5MV,m -a2.0MV·m 虽然实验结果并没有得到气体吸附量的直接数 据，但是在氮气吸附实验结果中所得到的电信号可 以有效地表征出在电场下气体分子吸附在镍电极表 面的过程，由此可以证明，本研究中自行设计制作 0.2 0.4 0.6 08 时间s 的吸附设备可用于在电场下的氢气吸附研究，可定 性地表征出电场对氢气吸附的增强作用 图4氮气压力为1MPa时在不同电场强度下的漏电倍号 Fig 4 Leakage signals at a nitrogen pressure of lMPa under various 2.2氢气吸附实验 electric fiel strengths 在氢气吸附实验中采用和氨气吸附实验同样的 方法进行.在温度为21℃、氢气压力为1.5MPa和 当电场强度小于2MVm时，几乎没有任何漏 不同电场强度的条件下进行了充电吸附实验，在该 电信号；而电场强度达到2MV·m后，则在短时间 过程中从1号电阻监测到的充电信号如图6所示 内出现明显的漏电现象，很快漏电现象便消失，值 当电场强度小于1.5MVm时，充电信号的电压非 得注意的是，在空白实验中，在同样电场强度下没有 常稳定；当电场强度高于1.5MV·m时，充电信号 监测到明显的漏电信号，这就证明了漏电的原因正 电压在短时间内出现剧烈波动，之后逐渐趋于稳定， 是由于在电场下氨气分子产生了等离子体，当等离 电场强度越高，充电信号的电压波动越明显，这表 子体和被极化的氨气分子附着在镍电极表面完成吸 明在充电吸附中氢气分子在高电场下产生了等离子 附过程后，短路现象消失，电场趋于稳定，故不再有 体，使镍电极出现暂时性的短路。同时，产生的这些 明显漏电信号出现 等离子体随着电场强度的升高而增多，因此造成的 在相同条件下，将加载在镍电极上的电场撒销 短路更为明显 时便发生了放电解吸过程，从1号电阻上监测出的 在相同条件下，撒去电场产生的放电解吸过程 放电解吸过程中的电压变化可显示出充电过程中的 中的放电信号如图7所示，从图中同样可以看出，第 1期 李 轩等： 电场增强镍薄膜的氢气吸附性能研究 图 3 氮气压力为 1ＭＰａ时在不同电场强度下的充电信号 Ｆｉｇ．3 Ｃｈａｒｇｉｎｇｓｉｇｎａｌｓａｔａｎｉｔｒｏｇｅｎｐｒｅｓｓｕｒｅｏｆ1ＭＰａｕｎｄｅｒｖａｒｉｏｕｓ ｅｌｅｃｔｒｉｃｆｉｅｌｄｓｔｒｅｎｇｔｈｓ 现了短时间的波动‚之后趋于稳定．这说明在此过 程中‚氮气在高电场的作用下形成了等离子体‚而等 离子体可以自由地从正极到达负极形成短暂的电 流‚使镍电极之间出现了暂时性的短路．在充电吸 附过程中‚从 2号电阻上所监测到的漏电信号更是 说明了这一点‚如图 4所示． 图 4 氮气压力为 1ＭＰａ时在不同电场强度下的漏电信号 Ｆｉｇ．4 Ｌｅａｋａｇｅｓｉｇｎａｌｓａｔａｎｉｔｒｏｇｅｎｐｒｅｓｓｕｒｅｏｆ1ＭＰａｕｎｄｅｒｖａｒｉｏｕｓ ｅｌｅｃｔｒｉｃｆｉｅｌｄｓｔｒｅｎｇｔｈｓ 当电场强度小于 2ＭＶ·ｍ －1时‚几乎没有任何漏 电信号；而电场强度达到 2ＭＶ·ｍ －1后‚则在短时间 内出现明显的漏电现象‚很快漏电现象便消失．值 得注意的是‚在空白实验中‚在同样电场强度下没有 监测到明显的漏电信号．这就证明了漏电的原因正 是由于在电场下氮气分子产生了等离子体．当等离 子体和被极化的氮气分子附着在镍电极表面完成吸 附过程后‚短路现象消失‚电场趋于稳定‚故不再有 明显漏电信号出现． 在相同条件下‚将加载在镍电极上的电场撤销 时便发生了放电解吸过程‚从 1号电阻上监测出的 放电解吸过程中的电压变化可显示出充电过程中的 氮气吸附量‚如图 5所示．从图 5中显示的放电信 号变化表明‚一部分电荷储存到了镍电极上．同样 值得注意的是‚在空白实验中并没有监测到如此变 化明显的放电信号．这说明在充电过程中‚一部分 氮气分子被极化吸附在了镍电极表面‚从而储存了 电能．此外还可看出‚放电信号的电压随着充电过 程中加载在镍电极上的电场强度升高而升高．这表 明充电过程中的电场强度越高‚镍电极储存的电量 也就越多‚氮气的吸附量也就越大． 图 5 氮气压力为 1ＭＰａ时在不同电场强度下的放电信号 Ｆｉｇ．5 Ｄｉｓｃｈａｒｇｅｓｉｇｎａｌｓａｔａｎｉｔｒｏｇｅｎｐｒｅｓｓｕｒｅｏｆ1ＭＰａｕｎｄｅｒｖａｒｉ- ｏｕｓｅｌｅｃｔｒｉｃｆｉｅｌｄｓｔｒｅｎｇｔｈｓ 虽然实验结果并没有得到气体吸附量的直接数 据‚但是在氮气吸附实验结果中所得到的电信号可 以有效地表征出在电场下气体分子吸附在镍电极表 面的过程．由此可以证明‚本研究中自行设计制作 的吸附设备可用于在电场下的氢气吸附研究‚可定 性地表征出电场对氢气吸附的增强作用． 2∙2 氢气吸附实验 在氢气吸附实验中采用和氮气吸附实验同样的 方法进行．在温度为 21℃、氢气压力为 1∙5ＭＰａ和 不同电场强度的条件下进行了充电吸附实验‚在该 过程中从 1号电阻监测到的充电信号如图 6所示． 当电场强度小于 1∙5ＭＶ·ｍ －1时‚充电信号的电压非 常稳定；当电场强度高于 1∙5ＭＶ·ｍ －1时‚充电信号 电压在短时间内出现剧烈波动‚之后逐渐趋于稳定． 电场强度越高‚充电信号的电压波动越明显．这表 明在充电吸附中氢气分子在高电场下产生了等离子 体‚使镍电极出现暂时性的短路．同时‚产生的这些 等离子体随着电场强度的升高而增多‚因此造成的 短路更为明显． 在相同条件下‚撤去电场产生的放电解吸过程 中的放电信号如图 7所示．从图中同样可以看出‚ ·107·