工程材料论文储氢合金

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1、工程材料论文储氢合金◎储氮合金南通大学机102班何慧君一.储卷合金的发展20世纪60年代，出现了能储存氢的金属和合金，统称为储氢合金(hydrogenstoragemetal),这些金属或合金具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，氧分子在合金(或金属)中先分解成单个的原子，而这些氧原子进入合金原子之间的缝隙中，并与介金进行化学反应生成金属氢化物(metalhydrides),外在表现为大量“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，氢原了又能结合成氢分子释放出來

2、，而且伴随有明显的吸热效应。20世纪70年代，LaNi5和Mg2Ni在荷兰Ph订ips与美国Brookhaven实验余相继被发现具有对逆的吸放氢能力并伴随的一系列物理化学机理变化。储氢合金的金属原了Z间缝隙不大，但储氢本领却比氢气瓶的本领可人多了。具体来说，单位体积储氢的密度，是和同温度、压力条件下气态氢的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，既不用储存高压氢气所需的大而笨重的钢瓶，又不需存放液态氢那样极低的温度条件，需要储氢时使合金与氢反丿'V生成金属氢化物并放出热量，需耍用氢时

3、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。二储氢材料的分类U前研究发展屮的储氢合金，主耍有钛系储氢合金、错系储氢合金、铁系储氢合金及稀土系储氢介金。狭义上讲，储氢材料是一种能与氢反应生成金屈氢化物的物质。但是它与一-般金属氢化物有明显的差异。即储氢材料必须具备高度的反应可逆性（可反复进行吸储氢和释放氢的可逆反应），而且，此可逆循环的次数（循坏寿命）必须足够多，循环次数超过5000次。实际上，它必须是能够在适当的温度、压力卜•大量可逆的吸收和释放氮的材料

4、。对于理想的金属储氢材料丿应具备以下条件：①在不太高的温度下，储氢量大，释放氢量也人②氢化物的生成热一般在-46~-29kj/molII2Z间③原料來源广，价格便宜，容易制备④经多次吸、放氮，其性能不会衰减⑤有较平坦和较宽的平衡压力平台区，即大部分氢均可在一持续压力范围内放出④易活化，反应动力学性能好。就冃前发表的资料看，储氢材料尚无明确的、公认的分类方法，暂冃把它分为以下4类:⑴金属（或合金）储氢材料氢几乎可以同周期表屮的各种元素反应，生成各种氢化物或氢化合物。但并不是所河金属氢化物都能做储氢材料，只冇那些能在温和条件

5、下人量可逆的吸收和释放氢的金属或合金氢化物才能做储轼材料用。例如：目前以开发的具有实用价值的金属型卷化物有稀土系AB5型；鉛、钛系Laves相AB2型；钛系AB型；镁系A2B型；以及饥系固溶体型等几种。金属与氢反应的实验模型如图1-1所示。图1T合金储氮材料与H2反应示意图Fig.1-1Thereact!onchartofmetalwithH2（2）非金属储氢材料从LI前的研究的情况分析，能够可逆的吸放氢的非金属材料仅限于碳系材料、玻璃微球等非金属材料，是最近几年刚发展起来的新型储氢材料。例如碳纳米管、石墨纳米纤维、高比

6、表而积的活性炭、玻璃微球等。这类储氢材料均属于物理吸附模型，是一种很有前途的新一代储氢材料。⑶有机液体储红材料某些有机液体，在介适的催化剂作用下，在较低压力和相对髙的温度下，町做氢载体，达到贮存和输送氢的H的。其储氢功能是借助储氢载体（如苯和甲苯等）与H2的对逆反应来实现的。⑷其他储氢材料除了上述3类储氢材料外，还有一些无机化合物和铁磁性材料可用作储氢，如KHXO3或NaHC03作为储氢剂。磁性材料在磁场作用下可大量储氢，储氢量比钛铁材料大6~7倍。三.储氢合金的用途:(1)氢气分离、回收和净化材料。化学工业、石油精制以

7、及冶金工业生产中，通常有大量的含氢尾气排出，含氢量有些达到50〜60%,对这部分加以冋收利用，在经济上有巨人的意义。另外，集成电路、半导体器件、电了材料和光纤等产业中，需要超高纯氢体。利用储氢合金对氢原了有特殊的亲和力，而对其他气体朵质杼优排斥的特性，即利用储氢合金具有只选择吸收氢和捕获不纯杂质的功能，不但可以回收废气中的卷，而11可以使氮纯度高于99.9999%以上，价格便宜、安全，具有十分重要的社会效益和经济意义。⑵制冷或采暖设备材料。由于储氢介金具有在吸氢化学反应时放出大量热，而在放氢时吸收大量热的特性，因此，人们

8、可以利用储氢合金的这种放热——吸热循环，可进行热的储存和传输，制造制冷或采暖设备。美国和日木竞相采用储氢合金制成太阳能和废热利用的冷暖房，其原理就是利用储氢介金在吸氢时的放热反应和释放轼时的吸热反应。我国北京有色金属研究总院则利川储氢合金储放氢过程的吸放热循坏效应，制造了一台可以制冷到77K的制冷机，该机器可用于工业