储氢合金的制备方法与进展剖析.ppt

储氢合金的制备方法与研究进展 3105100531~35 储氢合晶的制备方法与研究进展 研究 发展 应用（35.曹鹏） 制备方法——氢化燃烧合成法（33.刘璐） 制备方法——机械合金化法（31.王薇） 制备方法——感应熔炼法（32.牛伟） 引言 原理（34.王洲） 能源危机 太阳能 地热 风能 环境危机 开发新能源 氢能 引 言 一、引言 氢能的优点：热值高、资源丰富、干净、无污染，是一种未来的理想能源。 氢能源利用面临的问题： （1）廉价氢源制取； （2）安全可靠的储氢技术和输氢方法； 目前的制氢方法：利用太阳能分解海水。 目前的储氢方法： 各种氢的储存方式的比较 储氢方式 基本原理 特性比较 气态储氢 　采用压缩、冷冻、吸附等 方式，将压缩氢气储存于钢 瓶中。 ① 储氢量小(15MPa，氢气重量尚不到钢瓶重量的1/100)； ② 使用不方便； ③ 有一定的危险性。 液态储氢 　将氢气液化后储存。 ① 深冷液化能耗高(液化1kg氢气约需耗电4～10kW·h)； ② 须有极好的绝热保护； ③ 绝热层的体积和重量往往与储箱相当。 氢化物储氢 　金属或合金与氢反应生成 金属氢化物，实现储氢；金 属氢化物加热后分解释放出 氢气，实现放氢。 ① 氢以原子态储存于金属中，储氢密度大； ② 不易爆炸，安全性强； ③ 储存、运输和使用方便； ④ 可多次循环使用。 储氢合金hydrogen-storage alloys 储氢合金： 一种新型合金，一定条件下能吸收氢气，一定条件能放出氢气。 储氢合金能以金属氢化物的形式吸收氢，是一种安全、经济而有效的储氢方法。金属氢化物不仅具有储氢特性，而且具有将化学能与热能或机械能相互转化的机能，从而能利用反应过程中的焓变开发热能的化学储存与输送，有效利月各种废热形式的低质热源 金属储氢的基本原理 金属与氢的反应，是一个可逆过程。 正向反应，吸氢、放热； 逆向反应，释氢、吸热； 改变温度与压力条件可使反应按正向、逆向反复进行，实现材料的吸释氢功能。 换言之，是金属吸氢生成金属氢化物还是金属氢化物分解释放氢，受温度、压力与合金成分的控制。 3.金属储氢材料应具备的条件 容易活化（氢由化学吸附到溶解至晶格内部），单位体积质量吸氢量大； 吸收和释放氢速度快，氢扩散速度大，可逆性好； 有平坦和宽的吸放氢平台，平衡分解压适中。用作储氢时，室温分解压为 0.2-0.3MPa, 做电池时为0.0001-0.1MPa. 吸收和释放过程中的平台压之差小，即吸放氢滞后小。 反复吸放氢后，合金粉碎量小，性能稳定； 有效导热率大； 在空气中稳定，不易受N2, O2，水蒸汽等毒害； 价格低廉，不污染环境。 储氢合金的分类 能够基本上满足上述要求的主要合金成分有：Mg，Ti，Nb，V，Zr和稀土类金属、添加成分有Cr，Fe，Mn，Co，Ni，Cu等。 目前研究和已投入使用的储氢合金主要有稀土系、钛系、镁系几类 AB5型稀土系及钙系储氢合金 体心立方固溶体钒系储氢合金 储氢密度（1022原子/cm3） 各种不同储氢方式储氢密度的比较 中国稀土储氢材料和镍氢电池的产量超过日本 储氢合金产量为全球最大的生产国，全国有10余家储氢合金生产企业，产能约2.4万吨。 各种制备方法比较 目前工业上最常用的方法 ——高频电磁感应熔炼法 讲解：牛伟 熔炼规模从几公斤至几吨不等，所以在这里给大家首先介绍感应熔炼法！！ 稀土储氢合金是所开发储氢材料中性能最佳、应用范围最广的材料之一,特别是AB5型和A2B7:型储氢合金被大量用于氢镍电池。通过成份搭配后进行熔炼、热处理可制造出高性能的稀土储氢合金。 图1为稀土储氢合金生产流程： 稀土储氢合金生产 感应熔炼法 优点： 　 ① 可实现批量生产。熔炼规模从几千克至几吨不等；② 成本低。 缺点： ① 耗电量大。② 合金组织难以控制。如容易产生偏析。 　 ③ 合金的活化性能较差。 　 感应电炉的工作原理 通过高频电流产生电磁感应，使金属炉料内产生感应电流，产生热量，从而使金属炉料被加热和熔化。 加热过程： 　　① 交变电流产生交变磁场 　　② 交变磁场产生感应电流 　　　　I＝4.44f/R 　　③ 感应电流转化为热能 　　　　Q＝0.24I 2Rt I —是通过炉料的电流；  —是交变磁场的磁通量； f —是交变电流的频率； t —是通电时间； R —是金属炉料的