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金属氢化物贮氢技术研究与发展

时间:2007-1-27栏目:石油能源论文

氢量达到最大,这就是TiMn1.5H2.4(性能参见表3)。。对经1100℃退火处理的典型TiMnL6合金在20C吸氢量为228ml/g(1.8wt%),但放氢率仅82%,实际贮氢容量为187m1/g(1.5wt%)。
  继TiMnL1.5合金研究之后,发展了以TiMn2为基的各种Ti-Mn系多元贮氢合金。其中,以松下公司Ti0.9Zr0.1Mn1.4V0.2Cr0.4合金性能最佳,该合金不需高温退火而能获得斜率小的平台,而且放氢率也高于其它AB2合金(参见表3)。北京大学则研究了TiMn1.5-xCrx系并优化出TiMn1.25Cr0.25合金,该合金经1100°C、20h的均匀化处理后贮氢量从196m1/g提高到230m1/g。北京有色金属研究总院也对Ti-Mn系多元合金进行了系统研究并筛选出Ti0.77Z0.23Mn0.8Cr1.0Cu0.2合金作为25K液氢温度和77K液氮温度下制冷的氢压缩机用材料。该合金100℃的放氢量为185m1/g。随后,他们又对Ti1-xZrx(MnCrVFe)2-y(0.2≤x<0.24,o<y≤0.1)合金系中的Ti/Zr比及Mn/Cr比进行优化,把合金的贮氢容量提高到201m1/g。此外,德国奔驰公司和日本松下公司还开发出Ti0.9Zr0.1CrMn和Ti0.8Zr0.2Mn1.2等AB2型合金,贮氢容量1.8-2.0wt%,大都应用于氢汽车金属氢化物贮氢箱。我国钢铁研究总院专利合金Ti0.8Zr0.2Mn1.6Cr0.2V0.1Fe0.1,也是TiMn2型多元贮氢合金,贮氢量2.0wt%,室温分解压力0.5-1.3MPa。
  作者近期为开发贮氢量大、重量轻的燃料电池用氢源合金,研究了(Ti-Zr)(Mn-Cr-V)2、(Ti-Zr)(Mn-Cr-V-Fe)2和(Ti-Zr)(Mn-Cr-V-Ni)2系列贮氢合金。优化出的新合金,其室温吸氢量均大子230m1/g,放氢量大于210ml/g。该系合金由于A侧Zr元素过量(非正份),显著改善了合金的活化性能,而以V-Fe代V则使成本进一步降低。
  
  
  3金属氢化物工程应用关键技术研究
  贮氢材料在吸放氢循环过程中发生粉化,在气流驱动下粉未会逐渐堆积形成紧实区,既增加了氢流动阻力也会导致容器变形甚至破坏;而氢化物粉未导热性很差,使反应器内部热量传输缓慢,降低材料的吸放氢速率,所以改善和提高氢化物粉体床的传热、传质性能是氢化物工程技术研究的重要一环。改善传热传质的研究工作主要集中在制备复合贮氢材料及容器(热交换器)优化设计方面,已经试验和发展了各种技术。3.1中毒氢化物与不吸氢金属粉压制的贮氢复合材料早期,研究了贮氢合金粉直接与不吸氢的A1、Cu、Ni、Pd或焊料等粉未混装或压制成块状的复合材料,但试验失败了。究其原因是压块没有保留足够的孔隙,为合金吸氢膨胀提供空间。后来,以色列工业大学研究了颇具创造性的“中毒法”,即先让合金粉吸氢膨胀而后再压制,其过程的核心是合金氢化后导入SO2或CO使氢化物中毒,以保留吸氢体积膨胀状态,而后再行压块。一次中毒制得的压片循环寿命提高到100次(不碎裂),但因中毒不够,氢化物不饱和,未能达到更佳效果。作者发展了“二次中毒法”,先以H2-SO2混合气体接触毒害而后再以纯SO2继续毒害,结果压片经1000次循环不碎裂,但是贮氢容量损失了约15%。
  3.2真空烧结多孔贮氢复合材料
  上述中毒法虽解决了膨胀状态下的压块方法,但过程繁琐。浙江

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