新材料论文——储氢材料

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1、储氢合金摘要：近年来，随着科技的快速发展和社会的进步，人类对能源的消耗与依赖越来越明显，改变能源机构已成为迫在眉睫的问题。显然，氢气这种高效绿色能源必将登上历史舞台,但是氢气的储存和运输都需耍解决很多的问题才能够得以实现，本文就金属储氢原理以及金属储氢的应用发展前景做了介绍。关键词：储氢合金研究制备发展前景一.储氢材料的发展20世纪60年代，岀现了能储存氢的金属和合金，统称为储氢合金，这些金属或合金貝-有很强的捕捉氢的能力，它可以在一定的温度和压力条件下，氢分子在合金（或金屈）屮先分解成单个的原了

2、，而这些氢原了进入合金原了之间的缝隙屮，并与合金进行化学反应生成金属氢化物，外在表现为大虽“吸收”氢气，同时放出大量热量。而当对这些金属氢化物进行加热时，它们又会发生分解反应，氢原子又能结合成氢分子释放出来，而且伴随有明显的吸热效应。20世纪70年代，LaNi5和Mg2Ni在荷兰Philips与美国Brookhaven实验室相继被发现具有可逆的吸放氢能力并伴随的一系列物理化学机理变化。储氢合金的金屈原子之间缝隙不大，但储氧本领却比氮气瓶的本领可大多了。具体来说，单位体积储氢的密度，是相同温度、压力

3、条件下气态氢的1000倍，也即相当于储存了1000个大气压的高压氢气。由于储氢合金都是固体，既不用储存高压红气所需的大而笨重的钢瓶，又不需存放液态红那样极低的温度条件，需要储氢时使合金与氢反应生成金属氢化物并放岀热量，需要用氢时通过加热或减压使储存于其中的氢释放出来，如同蓄电池的充、放电，因此储氢合金不愧是一种极其简便易行的理想储氢方法。二，储氢合金的分类储氢合金按组成元素的主耍种类分为：稀土系、钛系、钳系、镁系四大类；按主耍组成元素的原子比分为:AB5型、AB2型、AB型、A2B型，另外也可按晶

4、态与非晶态,粉末与薄膜进行分类。2.1稀土系储氢合金稀土系储氢合金以LaNi5为代表，可用通式AB5表示，具有CaCu5型六方结构。早在1969年实验室就发现LaNiS合金具有优良的吸氢特性，较高的吸氢能力（储氢量高达1.37重量％）,较易活化，对杂质不敏感以及吸脱氢不需高温高压（当释放温度高于40°C时放氢就很迅速）等优良特性。混合稀土储氢合金材料有富舖的和富澜的，其优点是资源丰富，成本较低。在混合稀土材料屮通常都加入Mn,这样可以扩人储氢材料晶格的吸氢能力，提高初始容虽，但Mn也比较容易偏析，

5、生成猛的氧化物，从而使合金的性质和晶榕发生变化，降低吸放氢能力，缩短寿命。因此，为了制约Mn的偏析，以提高储氢合金的性能和寿命，在混合稀土材料中往往还要添加Co和AI。2.2钛系储氢合金目询己发展出多种钛系储氮合金，如钛铁、钛僦、钛铭、钛钻、钛银、钛铜等，它们除钛铁为AB型外，其余都为AB2型系列合金。钛系储氢介金中以饮铁、钛猛储氢介金最为实用,正在受到人们的重视。FeTi合金是AB型储红合金的典型代表，具有CsCI型结构。FeTi合金作为一•种储氢材料具有一定的优越性，它的储氢能力甚至还略高于L

6、aNiSo首先,FeTi合金活化后，能可逆地吸放大量的氢…H.氢化物的分解压强仅为几个大气压，很接近工业应用;其次，Fe、Ti两种元素在自然界屮含疑丰富，价格便宜，适合在工业屮人规模应用，因此一度被认为是一种具冇很大应用前景的储氢材料而深受人们关注。2.3镁系储氢合金稀土储氢合金（laNi5等）和Ti系合金（FeTI等）单位质量吸氢量都不算高（v400mA・hog）,不能很好地满足电动车等移动体对高比能量电流的要求。作为高容量储氢合金的开发方向，冃前主要冇镁系介金和具冇体心立方BCC结构的锐固溶体

7、型合金。典型镁系材料Mg2Ni是很有潜力的轻型高能储氢材料。无论是从材料的价格还是理论储盘容最上都优于AB5系稀士合金和钛系AB2型合金，英理论容量高达1000mA-hog约为LaNi5合金(372mA・h6g)的2.7倍。但Mg2Ni合金只有在200—300°C才能吸放氢，反应速度十分缓慢，而且难以活化，这就使其实际M用存在问题。为了改善镁探合金的性能，近年来人们正在寻求各种途径降低合金工作温度。镁系储氢合金以其丰富的资源，环境友好性和高储氢虽:，成为很有发展前途的储氢材料1967年原苏联发明了

8、燃烧合成法制取Mg2Ni合金(2Mg+Ni=Mg2Ni+372KJ),这种在氢气氛中燃烧合成的技术,是一种既节能又能制取高性能Mg2Ni储氢合金的理想方法，为镁系储氢材料的开发利用捉供了良好的基础。多年來一胃受到各国研究者的极人重视，最近其在二次电池负极方而的应用己成为一个重要的研究方向，并冇望应用于车用动力型MH-Ni电池。2.4皓系储氢合金铠系合金以ZrV2、ZrCr2、ZrMn2等为代表，可用通式AB2表示，典型的结构是立方的CI5型和六方的CI4型。AB2型Laves相储氢