第二章 储氢材料和磁性材料.pptVIP

放电充电5、发展镍氢电池出于镉有毒，镍镉高容量可再充式电池因废电池处理复杂已处于被淘汰的阶段。因此金属氢化物镍氢电池发展迅速，基本化学过程是：*第93页，共138页，星期日，2025年，2月5日如以贮氢材料作电极材料，则放电时从贮氢材科中放出氢，充电时则反之，对于TiCrVNi、TiNi等最高贮氢量可达260cm3/g的材料、放电量可比镍镉电池高1.8倍，可充放电1000次以上。这类电池在宇航、手提式电子计算机、移动电话、电动汽车等行业中已得到广泛应用。*第94页，共138页，星期日，2025年，2月5日燃料电池是一种使燃料氧化时释放出的化学能直接转化为电能的电化学装置。电极由多扎材料和催化剂组成、常用的燃料有氢气、甲醇等，氧化剂一般为氧气或空气，*第95页，共138页，星期日，2025年，2月5日常用的电解质有磷酸、氢氧化钾及离子交换膜等与一般化学电池不同，其反应物质贮存于电池外部，只要不断地向电池供应燃料和氧化剂，同时从电池中排出反应产物，电池就可连续工作，因而容量不受电池质量和体积的限制。*第96页，共138页，星期日，2025年，2月5日与其他发电装置相比，燃料电池具有能量转换效率高、无噪声、无环境污染等优点。用金属氢化物作电极，结合固体聚合物电解质(solidPolymerelectrolyte，SPE)可以发展新型高效燃料电池，获效率可高达60%以上。燃料电池可作为大型电站和贮电站的建设，即电网低峰时用余电电解水制氢，高峰用电时则通过燃料电池产电。*第97页，共138页，星期日，2025年，2月5日(二)储氢材料应具备的条件①易活化，氢的吸储量大；②用于储氢时生成热尽量小，而用于蓄热时生成热尽量大；③在一个很宽的组成范围内，应具有稳定合适的平衡分解压(室温分解压2~3atm)；*第61页，共138页，星期日，2025年，2月5日④氢吸收和分解过程中的平衡压差(滞后)小；⑤氢的俘获和释放速度快；⑥金属氢化物的有效热导率大；*第62页，共138页，星期日，2025年，2月5日⑦在反复吸、放氢的循环过程中，合金的粉化小，性能稳定性好；⑧对不纯物如氧、氮、CO、CO2、水分等的耐中毒能力强；⑨储氢材料价廉。*第63页，共138页，星期日，2025年，2月5日(三)影响储氢材料吸储能力的因素①活化处理制造储氢材料时，表面被氧化物覆盖及吸附着水和气体等会影响氢化反应，采用加热减压脱气或高压加氢处理。*第64页，共138页，星期日，2025年，2月5日②耐久性和中毒耐久性是指储氢材料反复吸储的性质。向储氢材料供给新的氢气时带入的不纯物使吸储氢的能力下降称为“中毒”。③粉末化在吸储和释放氢的过程中，储氢材料反复膨胀和收缩，从而导致出现粉末现象。*第65页，共138页，星期日，2025年，2月5日④储氢材料的导热性在反复吸储和释放氢的过程中，形成微粉层使导热性能很差，氢的可逆反应的热效应要求将其及时导出。⑤滞后现象和坪域用于热泵系统的储氢材料，滞后现象应小，坪域宜宽。⑥安全性*第66页，共138页，星期日，2025年，2月5日(四)储氢材料的种类①镁系合金②稀土系合金③钛系合金④锆系合金*第67页，共138页，星期日，2025年，2月5日①镁系合金镁在地壳中藏量丰富。MgH2是唯一一种可供工业利用的二元化合物，价格便宜，而且具有最大的储氢量。MgH2缺点：释放温度高且速度慢，抗腐蚀能力差。*第68页，共138页，星期日，2025年，2月5日新开发的镁系吸氢合金Mg2Ni1-xMx(M=V，Cr，Mn，Fe，Co)和Mg2-xMxNi(Al，Ca)比MgH2的性能好。*第69页，共138页，星期日，2025年，2月5日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。*第70页，共138页，星期日，2025年，2月5日②稀土系合金人们很早就发现，稀土金属与氢气反应生成稀土氢化物REH2，这种氢化物加热到1000℃以上才会分解。而在稀土金属中加入某些第二种金属形成合金后，在较低温度下也可吸放氢气，通常将这种合金称为稀土贮氢合金。*第71页，共138页，星期日，2025年，2月5日在已开发的一系列贮氢材料中，稀土系贮氢材料性能