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1、第12卷第5期中国有色金属学报2002年10月Vol.12No.5TheChineseJournalofNonferrousMetalsOct.2002[文章编号]1004-0609(2002)05-0853-10①镁基储氢材料的研究进展房文斌,张文丛,于振兴,王尔德(哈尔滨工业大学材料科学与工程学院,哈尔滨150001)[摘要]对近几十年来镁基储氢材料的研究历史做了简单的回顾,并对镁基储氢材料进行了合理的分类,将其分为镁基合金材料体系和镁基复合材料体系;分别对合金材料和复合材料的储氢性能进行了系统的阐述,指出现有的技术手段已经能够制备具有
2、优异充放氢性能的镁基储氢材料。对镁基储氢材料的应用现状进行了综述,总结了现有的镁基储氢材料储氢器以及镁基储氢材料电化学性能的研究现状,指出了今后镁基储氢材料应用研究的重点。[关键词]镁基储氢材料;充放氢性能;储氢器;电化学性能[中图分类号]TG139.7[文献标识码]A能源是国民经济的基础,是人类赖以生产、生力、物力、财力对储氢材料进行研究,力图抢占这活和生存的重要源泉。随着科学技术的进步,人类一基础材料研究的制高点。社会经历了薪柴、煤炭和石油三个能源阶段。从未世界各国现已先后开发出多种储氢材料,但很来社会能源结构看,人类一方面要面对煤、石
3、油等多研究工作者已将研究重点放在了对镁基储氢材料矿物能源的日益枯竭,另一方面又要正视矿物能源的研究上。人们之所以重视镁基材料的研究,是因所造成的环境污染问题。如酸雨、温室效应等已给为镁有许多重要特性。首先,镁是一种地壳中含量人类带来了相当大的危害,而汽车尾气也成为大气最丰富的元素之一,居第8位,约占地壳质量的污染的一个主要来源之一。因此寻找一种可替代传2.35%;其次,镁的储氢容量大,其理论储氢容量统碳氢化合物能源的新能源已成为世界各国科学家可以达到7.6%。但纯镁作为储氢材料充放氢的动毕生奋斗的目标。氢在宇宙间含量丰富,具有许多力学性能差
4、,充放氢的速度很慢,而且放氢温度比特殊的性质,是理想的二次能源。氢燃烧能量密度较高,如若达到可以接受的放氢速度,放氢温度必值很高,燃烧后生成水,具有零污染特点,因此对须在350℃以上,给应用带来了困难,这也是镁基于氢的开发和利用已成为很重要的课题。氢在常温储氢材料研究的难点所在。常压下是一种无色、无味、无臭的气体,其密度为表1列出了部分氢化物的储氢密度和含氢量。-538.988×10g/cm,约为空气密度的十四分之一。从表中可以看出,金属氢化物中氢的含量很高。具构成氢能体系的主要技术环节包括氢的生产、有单位体积较高的储氢能力和安全性是金属氢
5、化物供给、储存、转换和使用等,其中能量的储存和转储氢的主要特点。换一直是能量有效利用的关键所在。传统的储氢手表1氢化物中氢的密度和氢含量段主要是用钢瓶来储存氢气,其缺点是效率低,同Table1Hydrogenatomdensityandcapacityof时需要钢瓶具有耐高压、防泄漏的特性,条件要求somehydrides比较苛刻。储氢材料由于其具有很高的氢气存储密22-3)MaterDensity/(10·cmw(H)/%度而受到人类的瞩目,因此成为材料科学中研究的GasH2(at273K,0.1MPa)5.4×10-2100.0重点功能
6、材料之一。储氢材料就作为一种极其重要LiquidH2(at20K)4.2100.0的功能材料,在二次能源领域内具有不可替代的作SolidH2(at4K)5.3100.0MgH26.67.65用,特别是在燃料电池、可充电电池研究中,具有TiH29.14.04举足轻重的地位。储氢材料的研究直接关系着电动VH210.53.81汽车的应用,也同样对潜艇、航天器等领域有着重LaNi5H66.21.38要的影响。近几十年来世界各国都投入了巨大的人Mg2NiH45.63.62①[收稿日期]2002-01-15[[修订日期]2002-03-08[作者简介]
7、房文斌(1963-),男,副教授,博士。·854·中国有色金属学报2002年10月于报道的、储氢性能比较好的有Mg2La、Mg12La、Mg16La2Ni、Mg17La1.8Ca0.2、Mg16La1.6Ca0.4Ni、1镁基储氢材料研究历史概况[2,3,5,6]Mg172La2等。镁与其它元素形成的数量众多的三元合金,可镁可与氢气直接反应,在300～400℃和较高以简单地概括为(Mg1-xAx)Dy,A可以是V、Cr、的氢压下,反应生成MgH2:Pd、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Al、Zr、Nb、Mo、Mg+H2=MgH2In、O
8、、Si、B、C、F,其中比较主要的是Zr、Ti、ΔHß=-74.6kJ/molNi。而D则代表Fe、Co、Ni、Ru、Rh、Pd、Ir和MgH2在287℃时的分解压为101.3k
