储氢合金的研究论文

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1、储氢合金的研究1储氢材料的研究背景能源是人类社会生存和发展的重要物质基础，是现代文明的三大支柱之一。目前，世界能源消耗还是以煤、石油、天然气之类的矿物能源为主，但进入二十世纪以来，一方面煤、石油、天然气等化石能源的日益枯竭使人类面临着能源危机的威胁，另一方面，化石能源所带来的环境污染给人类社会带来了诸如全球变暖、淡水资源减少、生物多样性减少、环境公害等诸多灾难，形成了一系列的恶性循环，严重制约了人类的发展，并且有愈演愈烈的趋势。因此发展可再生的无污染的新能源迫在眉睫。我国作为发展中大国，能源消耗巨大，能源利用率不高，能源结构也不合理。2009年，中国风力发电量达到了25.8亿瓦，超

2、过了德国的25.77亿瓦，仅次于美国35亿瓦；2020年，中国将投入足以实现年发电量150亿瓦的风力涡轮机，成为世界最大的风能生产国。尽管在新能源领域有了大规模的增长，但风力发电量只占据中国电力消耗总量的1%。为缓解和解决能源危机，科学家提出资源与能源最充分利用技术和环境最小负担技术。新能源与新能源材料是两大技术的重要组成部分。新能源的发展必须靠利用新的原理来发展新的能源系统，同时还必须靠新材料的开发与利用才能使新系统得以实现，并提高其利用效率，降低成本。发展新能源材料是解决能源危机的根本途径。新能源材料是指能实现新能源的转化和利用以及发展新能源技术所需的关键材料，主要包括：储氢合

3、金为代表的储氢材料，锂离子电池为代表的二次电池材料，质子交换膜电池为代表的燃料电池材料，硅半导体为代表的太阳能电池材料和以铀、氘、氚为代表的反应堆核能材料等。而其中氢能由于其高效性和清洁性有望成为未来的理想能源，并成为各种能量形式之间转化的最优良载体。其优点主要有：（1）氢是自然界中最普遍的元素，资源资源丰富，无穷无尽－不存在枯竭问题；（2）氢的可再生性可通过水的分解循环－永无止境；（3）氢的燃烧值高，高于所有化石燃料和生物质燃料，燃烧产物是水，可实现零排放，无污染，是最环保的能源；（4）氢的燃烧能以高效和可控的方式进行，且燃烧稳定性好，燃烧充分（5）氢气具有可储存性，这是与电、热

4、最大的不同，且氢的储运方式较多，包括气体、液体、固体或化合物；（6）氢是安全能源氢的扩散能力很大，不具毒性及放射性氢能的使用主要包括氢气的制备，储存和能量转化，而氢气的储存是至关重要的一步。储氢的传统手段主要包括气态和液态储氢，气态储氢主要是利用厚重的耐压钢瓶来储存氢气，这种方法比较笨重，并且要消耗很多氢气压缩功，由于氢气密度小，在有限的容积内只能储存少量的氢气，且处于高压力下，在存储和使用过程中存在安全隐患。而液态氢的存储必须在20K或者装在绝热的高压容器中，制造液态氢的设备费用很高，液化时又要消耗大量的能量，氢气与空气混合后还有爆炸的危险，既不经济又不安全。因此传统的储氢手段不

5、能满足氢能的广泛利用，开发新型高效的储氢材料和安全的储氢技术是当务之急，可以有效地解决氢的存储和输送问题，其发展和应用对环境保护和能源开发有着重要的意义。2储氢材料的分类及原理储氢材料(Hydrogenstoragematerials)是在通常条件下能可逆地大量吸收和放出氢气的特种材料，其作用相当于贮氢容器。目前所用的储氢材料主要有合金、碳材料、有机液体以及玻璃微球和某些络合物，我们主要对储氢合金进行研究。储氢合金是指在一定温度和氢气压力下，能可逆的大量吸收、储存和释放氢气的金属间化合物，其原理是金属与氢形成诸如离子型化合物、共价型金属氢化物、金属相氢化物-金属间化合物等结合物，并

6、在一定条件下能将氢释放出来。储氢合金可储存比其体积大1000-1300倍的氢，已成为各国都积极研发的一种很有前途的储氢方法，主要包括金属氢化物和配位氢化物。储氢合金的发现和应用研究始于20世纪60年代，1960年发现镁(Mg)能形成MgH2，其吸氢量高达ω(H)＝7.6％，但反应速度慢。1964年，研制出Mg2Ni，其吸氢量为ω(H)=3.6％，能在室温下吸氢和放氢，250℃时放氢压力约0.1MPa，成为最早具有应用价值的贮氢材料。同年在研究稀土化合物时发现了LaNi5具有优异的吸氢特性；1974年又发现了TiFe贮氢材料。LaNi5和TiFe是目前性能最好的贮氢材料。储氢合金应具

7、备的条件：①易活化，氢的吸储量大；②用于储氢时生成热尽量小，而用于蓄热时生成热尽量大；③在一个很宽的组成范围内，应具有稳定合适的平衡分解压(室温分解压2~3atm)；④氢吸收和分解过程中的平衡压差(滞后)小；⑤氢的俘获和释放速度快；⑥金属氢化物的有效热导率大；⑦在反复吸、放氢的循环过程中，合金的粉化小，性能稳定性好；⑧对不纯物如氧、氮、CO、CO2、水分等的耐中毒能力强；⑨储氢材料价廉。2.1金属氢化物储氢材料这类材料一般是由金属，合金和金属间化合物，在一定温度和压力