[工学]贮氢合金材料.ppt

贮氢合金 氢－二十一世纪 的绿色能源 主要内容 1. 引 言 能源危机与环境问题 1) 化石能源的有限性与人类需求的无限性－石油、煤炭等主要能源将在未来数十年至数百年内枯竭！！！（科技日报，2004年2月25日，第二版） 2) 化石能源的使用正在给地球造成巨大的生态灾难－温室效应、酸雨等严重威胁地球动植物的生存！！！ 3) 人类的出路何在？－新能源研究势在必行！！！ 氢能开发，大势所趋 1) 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 2) 氢的热值高，燃烧产物是水－零排放，无污染，可循环利用 氢能开发，大势所趋 3) 氢能的利用途径多－燃烧放热或电化学发电 4) 氢的储运方式多－气体、液体、固体或化合物 实现氢能经济的关键技术 1) 廉价而又高效的制氢技术 2) 安全高效的储氢技术：开发新型高效储氢材料和安全储氢技术是当务之急!! 车用氢气存储系统目标： IEA(International Energy Agency ):质量储氢容量5%; 体积容量50kg(H2)/m3 DOE (Department of Energy ): 质量储氢容量6.5%, 62kg(H2)/m3 2) 生物质制氢 体积比较 包头稀奥科公司引进国外专利技术发展起来的稀土贮氢合金生产线，年产1500吨，应用镍氢动力电池的生产。 结束语－氢能离我们还有多远？ 氢能作为最清洁的可再生能源，近10多年来发达国家高度重视，中国近年来也投入巨资进行相关技术开发研究 氢能汽车在发达国家已示范运行，中国也正在筹划引进 氢能汽车商业化的障碍是成本高，高在氢气的储存 液氢和高压气氢不是商业化氢能汽车－安全性和成本 大多数储氢合金自重大，寿命也是个问题；自重低的镁基合金很难常温储放氢、位氢化物的可逆储放氢等需进一步开发研究, 碳材料吸附储氢受到重视，但基础研究不够，能否实用化还是个问号?? 氢能之路－前途光明，道路曲折！ Mg2Ni的理论电化学容量为999 mAh/g,大大高于LaNi5的370 mAh/g，但Mg2NiH4不易脱氢，放氢电位高，放氢量低，合金粉表面的惰性氧化膜阻碍电解液与氢的交换，致使Mg2Ni的电化学容量，循环寿命不如LaNi5，因此不能用于电池。但由于其的优良性能，仍具有发展潜力。 镁系吸氢合金的潜在应用在于可有效利用250～400℃的工业废热，工业废热提供氢化物分解所需的热量。 　　目前，Mg2Ni 系合金在二次电池负极方面的应用已成为一个重要的研究方向。 日本贮氢合金产销公司，在全球首次开发成功了可高密度吸附氢的氢化镁（MgH2）的工业生产工艺。通过对MgH2进行加水分解处理，可轻松提取氢。在第4届国际氢燃料电池展（08年2月27～29日）上，该公司进行了现场演示。 氢化镁中提取氢的演示装置 左起第二个玻璃容器中加入氢化镁，再加入水后便可产生氢。将产生的氢供给照片中最前面的燃料电池，用以驱动风扇 。 普通贮氢合金每100g仅能吸附2g左右的氢。而此次开发的氢化镁则不同，向100g的MgH2浇注75℃以上的热水进行加水分解，便可发生以下反应： MgH2+2H2O→Mg(OH)2+2H2。 除了与Mg结合的氢外，还可提取含在水中的氢，因此可提取到合计15.2g的氢。与原来的贮氢合金相比，在相同质量下可存贮7倍以上的氢。 锆系贮氢合金 Zr系AB2型合金（例如ZrMn2），具有立方晶系结构，其晶胞体积比六方晶系的AB5型稀土合金大将近一倍。因此，贮氢量一般比AB5型合金大，平衡分解压较低。但其P-C-T等温线的平衡压力随吸氢量的增加而升高（这个特点对于镍氢电池方面的应用无太大影响）。 Zr（Mn，Ti，Fe）2和Zr（Mn，Co，Al）2合金适于作热泵材料。Laves相确有较好的吸氢能力，但因易形成稳定的氢化物，使其放氢性差。因而，如何提高Laves相的放氢性成为该类合金能否取代LaNi5系列的关键。目前多数研究者采用添加微量元素形成第二相沉积在晶界或晶内，促进氢化物的分解。 Ti17Zr16Ni39V22Cr7 已成功用于镍氢电池，有宽广的元素替代容限，设计不同的合金成分用来满足高容量，高放电率，长寿命，低成本不同的要求。 作为贮运氢气的容器 氢能汽车、电池上的应用 分离、回收氢 制取高纯度氢气 氢气静压机 4. 贮氢合金的应用 一、用于氢气的贮存和运输