| 词条 | 储氢材料 |
| 释义 | 储氢材料(hydrogen storage material)一类能可逆地吸收和释放氢气的材料。最早发现的是金属钯，1体积钯能溶解几百体积的氢气，但钯很贵，缺少实用价值。 简介储氢材料 hydrogen storage material 20世纪70年代以后，由于对氢能源的研究和开发日趋重要，首先要解决氢气的安全贮存和运输问题，储氢材料范围日益扩展至过渡金属的合金。如镧镍金属间化合物就具有可逆吸收和释放氢气的性质： 化学每克镧镍合金能贮存0.157升氢气，略为加热，就可以使氢气重新释放出来。LaNi5是镍基合金，铁基合金可用作储氢材料的有TiFe，每克TiFe能吸收贮存0.18升氢气。其他还有镁基合金，如Mg2Cu、Mg2Ni等，都较便宜。 绪言氢-二十一世纪 的绿色能源 1.1能源危机与环境问题 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） 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！！！ 人类的出路何在 -新能源研究势在必行！！! 1.2 氢能开发，大势所趋 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 氢的热值高，燃烧产物是水-零排放，无污染，可循环利用 氢能的利用途径多-燃烧放热或电化学发电 氢的储运方式多-气体，液体，固体或化合物 1.3 实现氢能经济的关键技术 廉价而又高效的制氢技术 安全高效的储氢技术-开发新型高效的储氢材料和安全的储氢技术是当务之急 车用氢气存储系统目标： IEA: 质量储氢容量>5%; 体积容量>50kg(H2)/m3 DOE : >6.5%,> 62kg(H2)/m3 不同储氢方式的比较气态储氢： 能量密度低 不太安全 液化储氢： 能耗高 对储罐绝热性能要求高 二，不同储氢方式的比较 固态储氢的优势： 体积储氢容量高 无需高压及隔热容器 安全性好，无爆炸危险 可得到高纯氢，提高氢的附加值 2.1 体积比较 2.2 氢含量比较 储氢材料技术现状3.1 金属氢化物 3.2 配位氢化物 3.3 纳米材料 金属氢化物储氢特点 反应可逆 氢以原子形式储存，固态储氢，安全可靠 较高的储氢体积密度 Abs. Des. M + x/2H2 MHx + H Position for H occupied at HSM Hydrogen on Tetrahedral Sites Hydrogen on Octahedral Sites 3.1 金属氢化物储氢 目前研制成功的稀土镧镍系 钛铁系 镁系 钛/锆系 稀土镧镍系储氢合金 典型代表：LaNi5，荷兰Philips实验室首先研制 特点： 活化容易 平衡压力适中且平坦，吸放氢平衡压差小 抗杂质气体中毒性能好 适合室温操作 经元素部分取代后的MmNi3.55Co0.75Mn0.47Al0.3(Mm混合稀土，主要成分La,Ce,Pr,Nd）广泛用于镍/氢电池 PCT curves of LaNi5 alloy 钛铁系 典型代表：TiFe，美Brookhaven国家实验室首先发明 价格低 室温下可逆储放氢 易被氧化 活化困难 抗杂质气体中毒能力差 实际使用时需对合金进行表面改性处理 PCT curves of TiFe alloy TiFe(40 ℃） TiFe alloy Characteristics: two hydride phases; phase (TiFeH1.04) & phase (TiFeH1.95 ) 2.13TiFeH0.10 + 1/2H2 → 2.13TiFeH1.04 2.20TiFeH1.04 + 1/2H2 → 2.20TiFeH1.95 镁系 典型代表：Mg2Ni，美Brookhaven国家实验室首先报道 储氢容量高 资源丰富 价格低廉 放氢温度高（250-300℃ ) 放氢动力学性能较差 改进方法：机械合金化-加TiFe和CaCu5球磨，或复合 钛/锆系 具有Laves相结构的金属间化合物 原子间隙由四面体构成，间隙多，有利于氢原子的吸附 TiMn1.5H2.5 日本松下（1.8%) Ti0.90Zr0.1Mn1.4V0.2Cr0.4 活性好 用于：氢汽车储氢，电池负极Ovinic 3.2配位氢化物储氢 碱金属（Li,Na,K）或碱土金属（Mg,Ca）与第三主族元素（B,Al）形成 储氢容量高 再氢化难（LiAlH4在TiCl3,TiCl4等催化下180℃，8MPa氢压下获得5%的可逆储放氢容量） 金属配位氢化物的的主要性能 ℃ 3.3碳纳米管（CNTs) 1991年日本NEC公司Iijima教授发现CNTs 纳米碳管储氢-美学者Dillon1997首开先河 单壁纳米碳管束TEM照片 多壁纳米碳管TEM照片 纳米碳管吸附储氢： Hydrogen storage capacities of CNTs and LaNi5 for comparison (data deternined by IMR,RT,10MPa) 纳米碳管电化学储氢 开口多壁MoS2纳米管及其循环伏安分析 循环伏安曲线 纳米碳管电化学储氢 ____________________________________________________ 多壁纳米碳管电极循环充放电曲线，经过100充放电后_ 保持最大容量的70% 单壁纳米碳管循环充放电曲线，经过100充放电后 保持最大容量的80% 碳纳米管电化学储氢小结 __ _ 纯化处理后多壁纳米碳管最大放电容量为 1157mAh/g，相当于4.1%重量储氢容量.经过100充放电后，其仍保持最大容量的70%. 单壁纳米碳管最大放电容量为503mAh/g，相当于1.84%重量储氢容量.经过100充放电后，其仍保持最大容量的80%. ____ ____ 纳米材料储氢存在的问题世界范围内所测储氢量相差太大：0.01(wt ) %-67 (wt ) %，如何准确测定 储氢机理如何 四，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，配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！ |
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