储氢合金的制备技术及发展与现状综述

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1、储氢合金的制备技术及发展与现状摘要：氢能是人类未来的理想能源。一是因它具有较高的热值;如燃烧1kg的氢气可产生1.2 5x106kJ的热量,相当于3kg汽油或4.5kg焦碳完全燃烧所产生的热量。再是氢资源丰富;我们知道,地球表面接近3/4是被水覆盖的,水中含氢量达到11.1%(虽然目前工业上主要是分解一些简单的有机物如甲烷来制得氢,但以后有可能通过分解水来制得氢)。而其最大的优点 是燃烧后的产物是水,不会产生环境污染的问题。储氢材料(hydrogen storage material)是能可逆地吸收和

2、释放氢气的材料。就储氢材料的发展方向而言,大致可分为碳系列储氢材料和金属合金系列储氢材料。本文主要讲述储氢合金材料的制备（如Mg-RE-Ni系储氢合金）、现状及发展。关键词：储氢合金材料 制备技术 现状 发展1、储氢合金分类迄今为止，人们对许多金属和合金的储氢性质进行了系统研究，现已开发出稀土系、钛系、锆系和镁系等几大类。典型的储氢合金一般由A、B两类元素组成，其中，A是容易形成稳定氢化物的金属，如Ti、Zr、Ca、Mg、V、Nb、稀土等，他们控制着储氢合金的储氢量，与氢的反应为放热反应；B是难于形成

3、氢化物的金属，如Ni、Fe、Co、Mn、Cu、Al、Cr等，他们控制着储氢合金吸放氢的可逆性，起调节生成热与金属氢化物分解压力的作用，氢溶于这些金属时为吸热反应。A、B两类元素按照不同的原子比组合起来，就构成了集中典型的储氢合金，如：AB5型稀土系、AB2型Laves相系、AB型钛系和A2B型镁系等2、储氢合金的制备储氢合金的制备方法对其性能有着重要的影响，各种类型的合金也有不同的制取方法，其中包括感应熔炼法、电弧熔炼法、粉末烧结法、机械合金化法、置换扩散法和燃烧合成法等。一下简单介绍几种制备方法2.

4、1、感应熔炼法2.1.1感应电炉的熔炼工作原理通过高频电流流经水冷铜线圈后，由于电磁感应使金属炉料内产生感应电流，感应电流在炉料中流动并产生热量，从而使金属炉料被加热和熔化。加热过程：交变电流产生交变磁场 交变磁场产生感应电流 交变磁场产生感应电流  感应电流转化为热能（金属炉料内产生的感应电流在流动中要克服一定的电阻，从而由电能转化为热能，是金属炉料被加热和熔化。感应电流产生热量的大小服从焦耳楞次定律--Q=0.24I2Rt）2.1.2合金熔炼技术用熔炼法制取合金时，一般都在惰性气氛中进行。加热方式

5、多采用高频感应，该方法由于电磁感应的搅拌作用，溶液顺磁力线方向不断翻滚，使熔体得到充分混合而均质的熔化，易于得到均质合金。一般流程如下原材料 表面清理理 感应熔炼铸锭、熔体淬冷、气体雾化初碎中碎磨粉吸氢合金粉包装2.1.3合金铸造技术合金经熔炼后需要冷却成型，即使熔体冷却固化。常用的合金铸造技术主要有一下几种：A、铸模铸造法：现在铸模铸造技术常采用水冷铜模或钢模，为了提高冷却速度，采用一面冷却的薄层圆盘式水冷模和双面冷却的框式模。这种方法是目前大鬼母生产储氢合金常用的、较合适的方法。B、气体雾化法：它

6、分为熔炼、气体喷雾、凝固等三步进行。这种方法是讲高频感应熔炼后的熔体注入中间包，随着熔体从包中呈细流流出的同时，在其出口处，以高压惰性气体（如Ar气）从喷嘴喷出，使熔体成细小液滴，液滴在喷雾塔内边下落边凝固成球形粉末收集于塔底。与锭模铸造法相比，气体雾化法的有点主要有：直接制取球形合金粉，一般认为，球形粉末有利于提高电极的循环寿命；防止组分偏析，均化、细化合金组织。晶粒显著细化，使氢气扩散通道增加，减少晶胞在吸放氢过程中的膨胀与收缩；工艺周期短，对环境污染小。C、熔体淬冷（急冷）法：在很快的冷去速度下

7、，使熔体固化的方法。它的特点有：抑制宏观偏析，析出物细化，电极寿命长；组织均匀，吸放氢特性好；晶粒细化，合金特性改善。2.2机械合金化法机械合金化是利用机械作用使原料发生强烈的变形及粉碎，并在不断的变形、粉碎及焊合的循环中发生合金化，形成均匀的所需成分的合金。2.2.1机械合金化的特点与传统的熔炼法、烧结法和今年来采用的高温蔓延法等比较，机械合金化有以下的特点：a：工艺技术简单，过程容易控制。b：能够在室温下实现合金化，特别适合熔点或密度相差很大的金属系的合金化，避免偏析和合金烧损。c:不受混料均匀化

8、的制约，混合及合金化一次完成。d:制备体系范围大，既能制备稳态相，又能制备亚稳、非晶相等。e:能过有效改善储氢合金的活化能。2.3燃烧合成法燃烧合成法又称自蔓延高温合成法。它是利用高放热反应的能量使化学反应自发的持续下去，从而实现材料合成与制备的一种方法。2.3.1燃烧合成法的特点相比其他合金制备技术，然后合成法主要有一下几个方面的特点：a、燃烧合成法制取的合金不需要经过活化处理即可大量吸氢。金属粉末在氢气气氛中可直接通过高放热化学反应生成合金氢化物。b