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贮氢合金

王朝百科·作者佚名  2010-01-01  
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氢能是未来能源最佳选择之一。氢能的利用涉及氢的储存、输运和使用。自20世纪60年代中期发现LaNi5和FeTi等金属间化合物的可逆储氢作用以来,储氢合金及其应用研究得到迅速发展。储氢合金能以金属氢化物的形式吸收氢,是一种安全、经济而有效的储氢方法。金属氢化物不仅具有储氢特性,而且具有将化学能与热能或机械能相互转化的机能,从而能利用反应过程中的焓变开发热能的化学储存与输送,有效利用各种废热形式的低质热源。因此.储氢合金的众多应用己受到人们的待别关注。

金属贮氢的原理在于金属(M)与氢生成金属氢化物(MHx) :

M + xH2 → MHx + H(生成热)

金属与氢的反应,是一个可逆过程。正向反应,吸氢、放热;逆向反应,释氢、吸热。改变温度与压力条件可使反应按正向、逆向反复进行,实现材料的吸释氢功能。

目前在研和已投入使用的合金成分有:Mg, Ti, Nb, V, Zr和稀土类金属,添加成分有:Cr, Fe, Mn, Co, Ni, Cu等。

具有实用价值的吸氢合金,一般应具备下列条件:

1)易活化,吸氢量大;

2)用于储氢时生成热尽量小,而用于蓄热时生成热尽量大;

3)在一个很宽的组成范围内应具有稳定的合适平衡分解压(室温储氢的分解压约2—3个大气压为宜);

4)氢吸收和分解过程中的平衡压差(即滞后)小;

5)氢的俘获和释放速度快;

6)金属氢化物的有效热导率大;

7)在反复吸放氢的循环过程中,合金的粉化小,性能稳定性好;

8)便宜。

目前在研和已投入使用的贮氢合金主要可分成:镁系、稀土系、钛系几类。主要的应用领域包括:

1)氢的贮存、净化和回收;

2)氢燃料发动机;

3)热—压传感器和热液激励器;

4)氢同位素分离和核反应堆中的应用;

5)空调、热泵及热贮存;

6)加氢及脱氢反应催化剂;

7)氢化物—镍电池。

等等。

一种能可逆贮存氢气的贮氢合金,其组成是TiaVbCrcAldMe,式中M 为Cu,Fe,Co,Ni,Si,Sn,Mo,W中的至少一种元素或两种元素,1.0≤a≤1.6,0.2≤b ≤1.0,1.0≤c≤1.6,0.01≤d≤0.5,0.01≤e≤0.5。本发明的贮氢合金可以用真空电弧炉及真空中频感应炉熔炼,可以采用真空吸铸的方法浇注。熔炼的合金易活化,最高贮氢容量达4.0wt%,合金适合用作氢气净化器合金和燃料电池氢源合金。

 
 
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