稀土储氢材料的现状及进展与趋势-_包头稀土研究院_闫慧忠.pptVIP

稀土储氢材料的 现状及发展趋势 包头稀土研究院 闫慧忠 2010.12.28 调整组成：元素替代；非化学计量比。提高材料性价比。 非化学计量的影响 通式：ABx±y或A1±xBy 合金热处理技术——合金均质化过程 合金的制粉技术和要求：干式球磨、湿式球磨、气流磨、冲击锤磨、氢化制粉 储氢合金的表面处理技术 表面处理方法对AB5型储氢合金电极的影响 * * 一、稀土储氢材料应用市场 二、稀土储氢材料产业 三、稀土储氢材料技术 四、稀土储氢材料发展趋势 包头稀土研究院 包头稀土研究院 稀土储氢材料主要有两类：LaNi5型储氢合金（AB5型）和La-Mg-Ni系储氢合金（AB3型、A2B7型）。 0.06 （60） 1.6 La0.7Mg0.3Ni2.8Co0.5H4.73 La0.7Mg0.3Ni2.8Co0.5 －35.0 0.04 （20） 2.0 CaNi3H4.4 CaNi3 －26.4 3.4（80） 1.4 MmNi5H6.3 MmNi5 －30.1 氢化物生成热 /kJ·mol-1H2 无平台 0.4（50） 放氢压（温度）/MPa（℃） 1.4 1.4 吸氢量/wt.% LaNi3H4.5 LaNi5H6 氢化物 LaNi3 LaNi5 合金 AB3-3.5 AB5 类型 稀土储氢材料应用市场 电能、风能等的调节。 储能材料 为有氢参与的反应提供高活性的氢源。 催化材料 对氢或氢的同位素选择性吸收。 氢分离材料 金属氢化物反应压力-温度关系。压缩机、压力传感器。 压力传动材料 金属氢化物反应热效应。余热储存，热能传输，热泵（空调）。 蓄热材料 氢气直接贮存和运输介质。储氢罐，燃料电池供氢装置。 贮氢材料 金属氢化物（MH）电极，氢气的电化学吸收/释放介质。MH /Ni电池， MH/Air电池。 电极材料 主要原理 用途 包头稀土研究院 稀土储氢材料应用市场 包头稀土研究院 镍氢电池具有能量密度高、循环寿命长、动力学性能良好、环境友好和安全性好等优点，广泛应用于便携式电子设备、电动工具、混合电动车（HEV）。就技术水平看，在各类动力电池中，镍氢电池的综合优势最为明显。 HEV用镍氢电池的使用寿命达到了8年或者是16万公里。目前85% HEV采用镍氢电池，未来一段时间镍氢动力电池仍是油电混合车或电动汽车的首选电源。 稀土储氢材料应用市场 包头稀土研究院 为了适应多种镍氢电池的要求，储氢合金的品种分为常规型、高容量型、功率（动力）型、低温型、高温型、低自放电型等。 ＞500 ＞300 1000 循环寿命（次，60%） 410 420 340 实际放电容量（mAh/g） 430 480 372 理论放电容量（mAh/g） A2B7型 AB3型 AB5型 类型 稀土储氢材料应用市场 以MmNi4.5Al0.5合金储氢装置为例，该储氢系统与15MPa高压气瓶贮氢方式相比，在相同储氢量下，其容器体积仅为高压气瓶的1/4，并且容器压力降到1MPa以下，提高了安全性，同时还提高了氢的纯度（可得到99.9999%的高纯氢），可提高燃料电池效率和寿命。 储氢能力比较 为促进燃料电池的实用化，近些年固态金属氢化物储氢技术受到关注，其特点是：体积储氢密度高；安全性好；不需要高压容器和隔热容器；可得到高纯度氢。 储存4kg H2的体积比较 包头稀土研究院 稀土储氢材料应用市场 包头稀土研究院 LaNi5型储氢电极合金已于上世纪90年代初在日本和中国先后实现了产业化。目前，国内外稀土系储氢合金主要产品为LaNi5型，全球稀土储氢合金的年产量大约为3万吨。 2005年以来，中国稀土储氢材料和镍氢电池的产量超过日本，储氢合金产量占全球产量的60%以上，成为全球最大的生产国。目前全国有10余家储氢合金生产企业，产能约2.4万吨。2009年我国储氢合金产量1.75万吨，比2008年（1.73万吨）增加1.16%。国内应用量6200吨，与2008年（6160吨）基本持平。 稀土储氢材料产业 包头稀土研究院 表2 2004-2009年我国稀土储氢合金及小型镍氢电池生产情况（万吨，亿支） 41.92 7.65 8.67 9.41* 9.13 7.06 / 电池出口量 67.0 11* 12 14 13 11.0 6.0 电池产量 79.7 15* 15 15* 14.7 12.0 8.0 电池产能 2.99 0.62 0.62 0.62 0.50 0