儲氫合金的發(fā)展及研究

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1、儲氫合金的發(fā)展及研究儲氫合金的發(fā)展及研究摘耍：釆用感應(yīng)熔煉的方法制備MmO.3M10.7Ni3.55C00.75MnO.4A10.3合金,并對合金進(jìn)行機(jī)械球磨處理，球磨時間分別為6h,15h,40h和50h。球磨處理后的合金采用X射線衍射儀分析其晶體結(jié)構(gòu)。采用最小二乘法和近似函數(shù)法分離晶粒和微應(yīng)變在X衍射下產(chǎn)生的衍射峰，估算晶粒人小。結(jié)果表明，球磨6小吋后，合金屮出現(xiàn)納米晶和多晶相。隨著球磨時間的增加，合金的晶格參數(shù)和晶粒數(shù)目增加，晶粒尺寸減小。當(dāng)球磨時間達(dá)到40小時以上，合金將部分轉(zhuǎn)變?yōu)榉蔷ЫM織

2、。對介金電化學(xué)性能的測試結(jié)果表明，介金的最大儲氫量隨著球磨時間的延長而減小。球磨處理刈?合金的活化性能影響不大，但能明顯改善合金的循環(huán)穩(wěn)定性。經(jīng)不同球磨時間處理后介金的循環(huán)穩(wěn)定性均優(yōu)于鑄態(tài)合金，且隨著球磨時間的延長，合金的循環(huán)穩(wěn)定性提高。血0.3M10.7Ni3.55COO.75MnO.4A10.3合金較適宜的球磨處理工藝為：球磨時間6h,處理后合金的最大放電容量為290mAh/g,合金經(jīng)2次充放電循環(huán)即可活化，合金經(jīng)60次充放電循環(huán)后的容量保持率為0.81o關(guān)鍵詞：儲氫合金；機(jī)械球磨；相結(jié)構(gòu)；電

3、化學(xué)性能氫能止是一種在常規(guī)能源危機(jī)的出現(xiàn)后，人們期待的一種新的二次能源。氫位于元素周期表Z首，它的原了序數(shù)為1,在常溫常壓下為氣態(tài)，在超低溫高壓下又可成為液態(tài)。作為能源，氫有以下特點(diǎn)：(1)所有元素中,氫重量最輕。在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，它的密度為0.0899g/L;在-252.7C時，可成為液體，若將壓力增大到數(shù)百個大氣壓，液氫就可變?yōu)榻饘贇洹?2)所有氣體小，氫氣的導(dǎo)熱性最好，比人多數(shù)氣體的導(dǎo)熱系數(shù)高出10倍，因此在能源工業(yè)中氫是極好的傳熱載體。(3)氫是口然界存在最普遍的元索，據(jù)估計它構(gòu)成了宇宙質(zhì)量的

4、75%,除空氣中含有氫氣外，它主要以化合物的形態(tài)貯存于水中，而水是地球上最廣泛的物質(zhì)。(4)除核燃料外，氮的發(fā)熱值是所有化石燃料、化工燃料和生物燃料中最高的，為142.351kJ/kg,是汽油發(fā)熱值的3倍。(5)氫燃燒性能好，點(diǎn)燃快，與空氣混合時有廣泛的可燃范I韋I,而且燃點(diǎn)高，燃燒速度快。(6)氫木身無毒，與其它燃料相比氫燃燒時最清潔，除生成水和少量氮化氫外不會產(chǎn)生諸如一氧化碳、二氧化碳、碳?xì)浠衔铩U化物和粉塵顆粒等對環(huán)境有害的污染物質(zhì)，少量的氮化氫經(jīng)過適當(dāng)處理也不會污染壞境，而且燃燒生成的水

5、還可繼續(xù)制氫，反復(fù)循壞使用。(1)氫能利用形式多，既可以通過燃燒產(chǎn)生熱能，在熱力發(fā)動機(jī)中產(chǎn)生機(jī)械功，乂可以作為能源材［1］料用于燃料電池、或轉(zhuǎn)換成固態(tài)氫用作結(jié)構(gòu)材料。(2)氮可以以氣態(tài)、液態(tài)或固態(tài)的金屬氮化物出現(xiàn)，能適應(yīng)貯運(yùn)及各種應(yīng)用環(huán)境的不同要求。由以上特點(diǎn)可以看出氫是一種理想的新型含能體能源，冃前液氫已廣泛用作航天動力的燃料，但氫能的人規(guī)模的商業(yè)應(yīng)丿1］還有待解決以下關(guān)鍵問題：一、廉價的制氫技術(shù)。因為氫是一種二次能源，它的制取不但需要消耗大量的能量，而月?冃前制氫效率很低，因此尋求大規(guī)模的廉價

6、的制氫技術(shù)是各國科學(xué)家共同關(guān)心的問題。二、安全可靠的貯氫和輸氫方法。由于氫易氣化、著火、爆炸，因此如何妥善解決氫能的貯存和運(yùn)輸問題也就成為開發(fā)氫能的關(guān)鍵。二.金屬儲氮金屬蛍化物是氫氣儲存的重要手段，通過氫與儲氫合金Z間進(jìn)行的可逆反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)氫的儲存與禪放。即外界有熱量傳遞給金屬氫化物時，它就分解為合金并放出氫氣；反Z氫和儲氫合金人多為由多種元索組成的合金。冃前世界上己研究成功多種儲氫合金，他們?nèi)酥驴梢苑譃樗念悾阂皇窍⊥料祪浜辖?，例如每公斤鋼銀合金可儲氫153L,現(xiàn)主耍用于銀氫電池的負(fù)極材料；二是鈦

7、系儲氫合金，其儲氫量大，是輪銀合金的1?4倍，-冃活性大、價格低，還口J在常溫下禪放氫，給使用帶來很大的方便，他是冃前儲氫瓶中使用最多的儲氫材料；三是鎂系儲氫合金，鎂是吸氮量最大的金屬元素，可達(dá)到7.65%,但他們需要在200-300°C以上才能釋放氫，且吸收氫的速度十分緩慢，因而尚未實(shí)用；四是銳、鋸、鉗等多元索系儲氫合金，由于該系合金由軌、覘、鉗等貴重金屬組成，因而只適用于某些特殊場合。3.儲氫合金的研究進(jìn)展儲氫合金材料的成分配方到H前已研究過上千種。但是，符合工業(yè)要求并己實(shí)際應(yīng)用的只有數(shù)十種。

8、一般認(rèn)為以氫的儲存、運(yùn)輸及具利用為主要U的儲氫合金性能有如下一些要求：(1)氫量大。(2)離解溫度低(40-100°C)；耍求略高于室溫就能放出幾個大氣壓的氧氣。例如：當(dāng)儲氧材料用于驅(qū)動車輛時，汽車散熱器中的熱水或排出的廢氣就可加熱使儲氮材料放氫。（3）吸氫、放氫的速度快:操作不耽擱時間。（4）生成熱低（約37.62kJ/molI⑵：因為吸氫時有熱反應(yīng)，必須使Z消散，所以生成熱低較為有利。此外，當(dāng)放氫時所需的熱量低也有助于利用其它過程的余熱。[3][2]（5）能多次吸收:雖然吸、放