国内首个金属燃料电池研究中心落户天津

<正>国内首个金属燃料电池研究中心落户天津空港经济区。该项目将对电动汽车的技术创新提供动力,推动新能源车的普及。该研究中心负责人称,金属燃料电池以高能量密度的锌、铝、镁等作为燃料,直接将金属中蕴藏的化学能转变成电能,消耗的金属燃料可采用水能、     

UO2与Zr包壳的扩散反应阻挡层

UO₂-Zr 燃料体系广泛应用于压水反应堆和各种研究试验堆中,但在反应堆运行工况下,UO₂燃料与 Zr 包壳会发生扩散反应。在 UO₂燃料与 Zr 包壳之间制备一层氧扩散阻挡层,阻止 UO₂中的氧原子向 Zr 包壳中扩散,是提高核燃料元件的安全性和使用寿命的方法之一。进行理论计算,结果表明 Nb 和 Cr 是最具潜力的氧扩散阻挡层材料。采用电弧离子镀技术制备 Nb、Cr、Nb / Cr 三种涂层,通过对这三种扩散阻挡层的研究,发现在 UO₂燃料上制备一层金属涂层能够有效阻止 UO₂与 Zr 包壳的扩散反应,Nb 涂层具有较好的氧阻挡能力,但是 Nb 与 Zr 在试验条件下能够无限固溶,形成 Nb 与 Zr 的双相结构。 Cr 与 UO₂ 燃料和 Zr 包壳均有较好的相容性,但是 Cr 与 O 原子的亲和性比 Nb 好,Cr 涂层中 O 原子浓度比 Nb 涂层中的 O 原子浓度高。Nb / Cr 复合涂层是一种比较理想的扩散阻挡层,且靠近 UO₂ 燃料一侧为 Nb 涂层,靠近 Zr 包壳一侧为 Cr 涂层。 研究结果表明 Nb / Cr 复合涂层作为氧阻挡层材料,在氧阻挡能力上优于 Nb 涂层和 Cr 涂层。扩散反应阻挡层的研究可为提高核燃料元件的安全性和使用寿命提供一定参考数据。     

金／铂族金属触媒——混合金属体系表现出更高的活性

近来，研究黄金触媒的热潮使研究人员对于在黄金里加入其它金属的效果也产生了兴趣。这些研究的结果表明，黄金与铂族金属的组合在一系列的反应中都表现出比单独的黄金或铂族金属更多的优越性，从而具备了工业应用的潜在可能。这些发现有望被运用在化学处理、污染控制和燃料电池领域。本文叙述了一系列借助铂族金属和黄金组合优势的催化工艺，并重点讲述了近期会议中一些值得关注的报告。[编者按]     

寻找新材料解决氢燃料电池技术问题

美国能源部埃姆斯实验室的研究人员正在试图利用现代冶金技术来寻找一种与数量稀少、价格昂贵的金属钯具有同样特性的材料。如果成功，他们就将解决一个限制氢燃料电池汽车发展的主要技术问题。氢燃料电池技术听起来似乎是非常理想：通过使用廉价和丰富的氢气与氧气，燃料电池可以产生电，而氢气和氧气可以利用水来制造。然而事情并不是这么简单。     

作为贮氢材料的Ti——Mn系合金

1.前言化替化石燃料的未来的能源形式—氢能源系统已引起注意。氢是从水制取的,经燃烧后又变成了水。所以,氢是理想而清洁的能源。但是,存在着贮藏与运输等问题。以前,氢的贮藏和运输,有高压气体法与液态氢法。高压气体法需要气瓶之类的重型容器,这是该法的缺点;贮藏液态氢是非常有效的手段,但液化时需要大量的能量,作为一般燃料使用时,安全上也存在着问题。针对这些存在问题,作为新的方法,现在最有希望的方法是氢的固化法,也就是利用氢能与某种金属或合金形成氢化物的特性而使氢固化。表1示出各种金属氢化物的氢密度和氢含量;表2比较了贮藏7立方米氢所需材料的重量与容积。     

超硬材料表面镀覆技术及应用

本文系统论述了金刚石、立方氮化硼超硬磨料与典型金属界面的界面反应、界面结构及界面结合问题。按照金属与金刚珠界面作用结果,将典型金属分为：与金刚石界面反应形成稳定碳化物的亲和性金属,如钛、 钨铬、钼等;与金则石界面不反应的惰性金属,如铜等;与金刚石界面接触促使金刚石石墨化的石墨化金属,如铁、钴、镍等。讨论了亲和性金属与超硬磨料界面反应形成化合的的条件及化合物的结构特征与界面结合经度的关系,从而给出了     

活性Al制氢技术的发展及展望

氢能是理想的能源载体,活性金属分解水制氢具有固态含能、现场制氢、按需供氢,且对水质要求低等特点。本文从Al/H₂O反应热力学和动力学两方面综述了铝合金活化的共性问题;从影响Al/H₂O反应的内因和外因等因素归纳了活性铝工程化的可行途径。采用多元合金化和合适的制备工艺是活化铝的有效途径;活性铝制氢技术工程化应用的潜力与突破是极端环境。此外,指出Al/H₂O自发反应的预判性研究、可持续反应的定量性研究、产业化中产物的循环再利用问题等是活性Al制氢技术进一步发展的方向。最终实现成本低廉、环境友好、安全可靠的活性铝分解水制氢技术的工业化应用。     

第二十二届中国磨粒技术学术会议主题报告速览

<正>9月22日至24日,第二十二届中国磨粒技术学术会议在江苏无锡召开,参会专家、学者近500人。本次会议共邀请到12位专家学者进行主题报告,分别展示了磨粒技术领域的最新发展和学术成果。华侨大学徐西鹏教授报告了一种金刚石衬底的高效低损伤反应磨削加工中活性磨料选择方法。通过第一性原理计算、真空热处理实验、激光诱导等离子体刻蚀实验等方式遴选适宜辅助研磨金刚石的活性金属元素,然后通过添加活性金属微粉和将活性金属镀覆在磨粒表面等方法制备出含活性金属的磨削砂轮,分别采用恒进给切入式磨削和恒载荷端面磨削两种方式研究了含活性金属砂轮反应磨削金刚石的磨削机理、磨削质量和磨削效率。     

锆合金包壳表面涂层研究进展

耐事故燃料是一种满足反应堆更多安全裕量设计要求的新型燃料元件。锆合金表面涂层研究是耐事故燃料包壳发展的一个主要方向,致力于解决高温条件下锆水严重反应的问题。该包壳具有经济性好,易于实现商业化等优点。重点阐述了锆合金包壳表面涂层制备技术和一些应用性能的研究进展,制备技术包括涂层方法、涂层厚度和涂层成分等,应用性能主要包括高温氧化和辐照性能。详细分析了锆合金表面涂层研究需要考虑的四个关键问题,即涂层材料选择、涂层工艺选择、涂层质量表征以及涂层锆包壳关键应用性能研究。涂层材料既要满足耐高温氧化性能,又要满足堆内正常运行的相关性能要求;涂层工艺应能制备出结合力好且致密的薄膜,并考虑锆包壳管涂层过程的可实现性;针对锆包壳特殊的应用环境,涂层质量表征重点关注涂层的附着力和膜致密度;涂层包壳关键应用性能主要考虑高温氧化、腐蚀、抗热冲击和腐蚀性能。综合已有研究结果,指出MAX相和金属Cr是两种有应用前景的锆包壳涂层材料,电弧离子镀技术作为锆包壳涂层工艺有一定的发展潜力。     

超微金属材料的熔融特性研究现状

纳米金属因其独特的热学性能,具备在未来能源领域中辅助传统能源的潜力。本文叙述了纳米金属的热稳定性和熔融特性,并对其实验研究、模拟研究和理论研究的最新进展进行了介绍,最后指出了纳米金属燃料亟待研究的问题。     

搅拌铸造反应合成Al3Fe/Al原位复合材料的动力学分析

通过对搅拌铸造原位合成的Al3Fe／Al复合材料的反应动力学进行分析和研究,发现采取外加Fe粉与Al熔体搅拌,原位反应合成Al3Fe／Al复合材料;Fe与Al完全反应生成金属间化合物所需的时间,与粉末在熔体中形成的粉末团尺寸大小有平方关系;改良粉末加入方式、减小粉末在熔体中形成的粉末团初始尺寸。可显著提高反应速度,改善复合材料的组织结构。     

含低熔点金属的镁合金与水反应试验研究

为了制备可与纯水反应的可溶镁合金,采用铸造方法制备了含低熔点金属(Ga、In、Sn)的8种不同成分镁合金,用XRD和SEM研究了试验合金微观结构,用排水法测试了试验合金与水反应的速率等。结果表明:Mg-6Ga、Mg-6Sn、Mg-6In、Mg-3Cu-2In 合金在纯水中不腐蚀;Mg-4.3Ga-1.7In、Mg-3.5Ga-2.5In、Mg-3Ga-3In 合金在纯水中持续腐蚀,且水温影响合金的溶解速率和腐蚀率;分析了试验合金在纯水中持续腐蚀的根本原因。     

钯(Ⅱ)氯配离子在一些化学反应中的两种反应现象与机理

在一些冶金化学反应中,PdCl24-配离子常随反应剂混合方式的不同或盐酸浓度的不同,显现出两种反应现象.通过分析PdCl24-与Na2S的沉淀反应、与铜的置换反应、溶剂萃取反应及离子交换反应过程,研究了这些反应中发生的两种反应机理.研究结果表明:其原因是PdCl24-在六种铂族金属的氯配离子中,具有最低的热力学稳定性和最大的动力学活性,它极易发生水合反应,导致溶液中出现多种水合氯合配合物物种,它们以不同的反应机理与反应剂发生反应.     

γ-LiAlO2超细粉SHS合成及反应机理的研究

以硝酸锂和水合硝酸铝为氧化剂，使用柠檬酸和尿素作为燃料，根据推进燃料化学理论计算原料的配比，采用自蔓延高温合成法(SHS)快速合成出γ-LiAlO2的超细粉。研究了燃料种类及煅烧温度对合成产物相组成和粉末形貌的影响。根据吉布斯自由能最小原理以及化合价配比平衡法则，发现当燃料中尿素与柠檬酸的配比为9：1时燃烧反应之所以能够快速持续地进行，究其基本原因在于燃料与相应的氧化剂之间形成了过渡型的络合物，进而降低了合成反应的活化能，使燃烧反应得以持续进行。     

埋地金属管道腐蚀防护探讨

管道是油田地面生产中的最常用运输方式,主要承担油田石油、水、天然气等资源的运输工作,常见的管道材质分为两种,金属管道和非金属管道,其中金属管道的应用十分广泛,承担的油田大部分的运输工作。油田运输的介质往往存在较强的腐蚀性,和金属管道发生不同类型的物理化学反应,造成管道出现腐蚀穿孔等现象,给石油企业带来了巨大的经济损失,同时对周边的生态环境产生破坏。本文主要阐述了埋地金属管道腐蚀现状,以及影响金属管道腐蚀的主要因素,制定有效的防护措施。     

新型绿色电池——金属氢化物／镍电池

金属氢化物—镍电池是一种近年来得到迅速发展的高新技术产品。 与用途最广泛的镉—镍电池相比,金属氢化物—镍电池具有比能量高、无记忆效应、不污染环境、耐过充过放电等优良性能,故被誉为绿色电池。 金属氢化物—镍电池是以贮氢金属材料M作为一个电极,以氢氧化亚镍作为另一个电极,通常采用氢氧化钾水溶液作电解液的一种碱性可充电电池。在充电时,以M作阴极,此时,阴极表面由于水的电化学还原,生成吸附氢原子。吸附氢原子扩散进入阴极,并与贮氢金属材料反应,生成金属氢化物MH_x。在放电时,金属氢化物能释放出所吸收的氢原子,并使其氧化成水,电极反应可表示为:     

CaF_2对机械活化强化镁金属真空碳热还原反应的作用研究

对Ca F2在机械活化强化镁金属真空碳热还原反应中的作用进行了研究。研究表明:与未经过机械活化的镁碳热还原反应相比,Ca F2不仅能对Mg-O化学键起到破坏作用;更重要的是经过机械活化后,Ca F2的晶粒度减小,活性和机械储能都得到了增强。这些变化进一步降低了该反应的活化能,加快反应速率。基于此,在1273K、真空度为1000Pa的条件下,对机械化活化后,反应时间、机械活化时间等因素对镁金属的真空碳热还原反应的影响做了进一步的实验研究。实验结果表明经过机械活化后,Ca F2对此反应的作用更为显著。并对Ca F2机械活化后对此反应的强化作用进行了分析和讨论。这些结果有望为新的镁金属冶炼工艺提供参考。     

陶瓷/金属异质钎焊连接研究进展

钎焊作为制造业中材料连接较广泛的方法之一,在医疗、电力电子和汽车等领域广泛应用,国内外学术界认为钎焊是陶瓷/金属异质连接中最有效、最具有发展潜力的连接方式。本文主要对近20年国内外有关陶瓷/金属钎焊异质连接的研究报道进行详细综述。首先综述了陶瓷/金属钎焊的研究概况,其次分别从氧化物陶瓷、碳化物陶瓷、氮化物陶瓷、陶瓷基复合材料四种陶瓷材料方面以及活性金属钎焊、空气反应钎焊、接触反应钎焊、玻璃钎焊和超声波辅助钎焊五种钎焊方法详细评述陶瓷/金属异质钎焊的研究进展。然后介绍了陶瓷/金属异质钎焊在医疗、电力电子和汽车领域的应用,最后指出陶瓷/金属异质钎焊技术研究和发展过程中存在的不足,并展望陶瓷/金属异质钎焊技术未来发展的方向,为陶瓷/金属异质材料连接的相关研究和工程应用提供理论依据和技术支撑。     

玻璃与金属连接技术研究进展

玻璃与金属连接技术已广泛应用于传感器的制造、包装及密封,因此研究玻璃与金属的连接有重要的科学意义和极大的工程价值。综述了玻璃-金属连接的基本问题:玻璃-金属连接的热应力与残余应力、玻璃表面的润湿及界面反应问题;较全面地介绍了几种连接工艺—匹配封接、阳极键合、钎焊、激光辅助连接、超声波摩擦焊、半固态连接及胶接;并提出了采用低温连接工艺来解决由于界面残余应力所引起的接头强度不高而失效是未来研究的重点。     

金属玻璃的功能性应用及相关基础研究

金属玻璃是一类具有热力学非平衡特征和亚稳特性、以金属元素为主要组分、原子排列处于无序结构的固体材料。近年来,随着金属玻璃研究领域的蓬勃发展,涌现出很多新的研究方向和热点。简要综述了近期金属玻璃在化学反应中表现出的优异催化性能和高反应速率等相关的功能性应用和基础研究进展,主要介绍了金属玻璃在降解污水中的偶氮染料方面的功能性应用和基础研究。实验结果表明,镁基和铁基金属玻璃粉降解偶氮染料的效率分别达到商业晶态铁粉的1000倍和200倍以上。而且,相对于液体雾化法制备的金属玻璃粉,用球磨粉碎法制备的金属玻璃粉反应活性更高,这可能与球磨金属玻璃粉比表面积增加、残余应力导致的反应激活能降低有关。最后对金属玻璃的功能性应用和相关基础研究的未来研究前景进行了展望。