材料化学第三章-金属材料2打印.pdf

LOGO 第三章 金属材料 3.5 新型合金材料 3.5.1 储氢合金  氢是自然界中最普遍的元素，资源无穷无尽 ——不存在枯竭问题  氢的热值高，燃烧产物是水 ——零排放，无污染 ，可循环利 用  氢能的利用途径多 ——燃烧放热或电化学发电  氢的储运方式多 ——气体、液体、固体或化合物 氢——21世纪的绿色能源 氢能的利用途径 ①氢气燃烧放热（如液态氢作为火箭燃料） ②用高压氢气，氧气制作氢氧燃料电池 ③利用氢的热核反应释放的核能（氢弹） 用于燃料电池，化学能转化为电能 电解，电能转化为化学能 H O H 、O 2 2 2 燃烧，释放热能 使用催化剂，利用太阳能分解水 不同储氢方式的比较 气态储氢： 1) 能量密度低 2) 不太安全 液化储氢： 1) 能耗高 2) 对储罐绝热性能要求高 不同储氢方式的比较 固态储氢的优势： 1) 体积储氢容量高 2) 无需高压及隔热容器 3) 安全性好，无爆炸危险 4) 可得到高纯氢，提高氢的附加值 近年来，一种新型简便的储氢方法应运而生， 即利用储氢合金来储存氢气。 体积比较 一般储氢合金，吸收与氢气瓶储氢容量相等的氢气，其 重量只有氢气瓶的1/3，而体积却不到氢气瓶的1/10。因 此，用储氢合金储氢是一种很理想的储氢手段。 三、储氢材料技术现状 1 金属氢化物 2 配位氢化物 金属氢化物储氢特点 反应可逆 M + x/2H Des. MH + ∆H 2 Abs. x 氢以原子形式储存，固态储氢，安全可靠 较高的储氢体积密度 在储氢材料中氢的占据位点 (储氢材料) 四面体位点中的氢 八面体位点中的氢 1 金属氢化物储氢 目前研制成功的：  稀土镧镍系  钛铁系  镁系  钛/锆系 钛铁系 典型代表：TiFe，美Brookhaven国家实验室首 先发明  价格低  室温下可逆储放氢  易被氧化  活化困难  抗杂质气体中毒能力差 实际使用时需对合金进行表面改性处理 钛铁合金装入氢气的压力容器后，原先为1MPa 的氢气压力下降 到不到0.1MPa ，研究证实，钛铁合金具有吸藏氢气的功能。 合金储氢的原理在于其可与氢形成金属氢化物。 储氢原理：可逆地 与氢形成金属氢化 物，或者说是氢与 合金形成了化合物， 界面 即气态氢分子被分 解成氢原子而进入 了金属之中。