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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

、5N或6N(99.9999%)级纯度,然后贮运至用氢场所。它由4台85Nm3的贮氢容器并列放置,总输氢量为340Nm3,贮氢材料为Ml-Ni-AIAB5型合金,共计2吨。集装箱吸放氢操作均用室温自来水,贮运时压力仅0.5MPa,与15MPa高压钢瓶比较运输效率提高约30%。燃氢车辆用的金属氢化物氢燃料箱也是一种移动式装置。美国BNL的小轿车及Billing能源公司的19座中型面包车均采用TiFe氢化物贮氢燃料箱。后者氢燃料箱使用1吨TiFe合金,有效氢容量7.7kg,以发动机冷却水(约90℃)提供释放氢所需热量,行车距离121km(车速80km/h)。德国戴姆勒。奔驰公司则发展一种高低温混合型的燃料箱,使用TiFe氢化物箱和重量轻的Mg-Ni系氢化物箱组合在一起,高温箱利用发动机废气直接加热,TiFe箱利用发动机冷却水加热,总重500kg的燃料箱贮氢量超过11kg(45L汽油),在轻量化上有了长足进展。浙江大学开发的燃用氢。汽油混合燃料城市节能、低排污小公共汽车(19座),使用的常温氢化物箱反应器由19根Φ51×2.5mm不锈钢管密排并联,内装120kgMl0.8Ca0.2Ni5贮氢合金,贮氢量22.4Nm3,贮氢箱总重190kg,以发动机排放废热或冷却水为释氢热源。配备这种氢燃料箱的氢油混合燃料公共汽车,当在汽油中掺和4.7vol%氢时,行车120km的平均节油率达到43.5%,废气排放降低70%以上,既提高了燃料利用率又减轻了对大气污染。金属氢化物氢燃料箱为燃氢汽车的发展提供了安全保障。移动式贮氢器的另一潜在大宗用途是燃料电池氢燃料箱。金属氢化物贮氢器不需附加设备(如裂解及净化系统),安全性高,特别适于车船方面应用。早在1988年,德国海军的燃料电池混合推进系统在潜艇首次应用成功,燃料电池功率为100kW,氧以液氧形式贮存,氢则以TiFe合金贮存。1998年8月,西门子公司又宣布已研制成功300kW大功率潜艇用PEMFC。1996年,日本三洋电器公司申请了一种便携式燃料电池用贮氢器,氢容量仅0.36Nm3,使用2.5kgMm-YNi-Mn贮氢合金,可供250W燃料电池配套使用。为配合燃料电池(尤其是PEMFC和AFC)的发展之需,作者在开发新型高容量氢源合金的同时,设计和研制了多种型式和不同容量的金属氢化物氢燃料箱。一种竖式筒型燃料箱采用轻质铝管容器,每根铝管内叠放盛满复合贮氢材料的铝盘,贮氢容量为3000L。有一种小型便携式氢燃料箱,其反应器采用无缝铝管,使用3.8kgM10.8Ca0.2Ni5合金,贮存氢700L,外形尺寸为20cm×llcm×18cm,可利用空气对流供热释氢。该燃料箱在lkWPEMFC上使用,受到欢迎。
  5结束语
  贮氢材料及氢化物工程应用开发已历时30年,取得了举世瞩目的成就。尤其是贮氢电极合金及镍氢化物电池率先大规模产业化,为贮氢材料展现了光明前景。作为一种贮能材料和功能材料,许多潜在应用的研究还仅仅是开始,如同位素分离、催化反应、空间制冷器、燃料电池等;至于广为关注的一些热点,如能量转换、大规模氢气贮运等也因种种原因尚未大规模推广。氢化物工程开发首先依赖于贮氢材料的发展。上述介绍的已被工业采用的一些贮氢合金,实际有效贮氢容量也就在1.4~1.8wt%左右,其重量贮能密度还是偏低。因此,开发新型更高容量贮氢合金仍是氢化物工程应用发展的关键。从近期产业化目标考虑,重点似应放在安全性要求上并向多功能化发展,以求达到更好社会效益和经济效益,提高商品竞争能力。无论是基础研究、技术研究和应用开发,贮

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