稀土储氢材料的现状及进展与趋势-.pptVIP

稀土储氢材料的 现状及发展趋势 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 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 稀土储氢材料应用市场 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 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 稀土储氢材料应用市场 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 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 0.43 0.20 合金国内消耗量 8.74 1.75 1.73 1.86 1.50 1.30 0.60 储氢合金产量 12.26 2.40 2.40 2.40 2.25 1.75 1.06 储氢合金产能 合计 2009 2008 2007 2006 2005 2004 年份 *为估计值