钛膜吸氢与释氢特性的研究

在SKL－12型多功能谱仪的预处理室中，采用超高真空镀膜的方法，得到了表面清洁的钛膜。对表面清洁及有一定量氧污染的钛膜进行了吸氢、释氢实验，并用理论模型拟合实验数据。结果表明：表面氧污染使钛膜吸氢能力降低，其原因在于氧原子占据了钛膜表面的吸附位置，使氢解离为原子的几率降低。     

钛膜吸氢与释氢特性的研究

在ＳＫＬ－１２型多功能谱仪的预处理室中，采用超高真空镀膜的方法，得到了表面清洁的钛膜。对表面清洁及有一定量氧污染的钛膜进行了吸氢、释氢实验，并用理论模型拟合实验数据。结果表明：表面氧污染使太膜吸氢能力降低，其原因在于氧原子占据了钛膜表面的吸附位置，使氢解离为原子的几率降低。     

表面氧污染影响钛膜吸氢量的机理

表面氧污染的钛膜，其吸氢能力比清洁钛膜降低达数倍之多。在厚度d为40nm，表面氧污染的钛膜表面上，重新蒸镀一层极薄的（约1．2nm）清洁钛膜，吸氢、释氢的测量表明其吸氢能力得到恢复。另外，还对其他四块不同厚度的钛膜，在表面清洁及氧污染的条件下，分别进行了吸氢能力实验。实验结果证实：氧污染降低钛膜吸氢能力的原因是使钛膜上氢分子解离的位置减少，而不是扩散阻挡层的作用。     

表面氧污染影响钛膜吸氢量的机理

表面氧污染的钛膜，其吸氢能力比清洁钛膜降低达数倍之多，在厚度ｄ为４０ｎｍ，表面氧污染的钛膜表面上，重新蒸镀一层极薄的（约１．２ｎｍ）清洁钛膜，吸氢，释氢的测量表明其吸氢能力得到恢复。另外，还对其他四块不同厚度的钛膜，在表面清洁及氧污染的条件下，分别进行了吸氢能力实验，实验结果证实，氧污染降低钛氢能力的原因是使钛膜土氢分子解离的位置减少，而不是扩散阻挡层的作用。     

表面氧污染影响钛膜吸氢量的机理

表面氧污染的钛膜，其吸氢能力比清洁钛膜降低达数倍之多。在厚度ｄ＝４００Ａ，表面氧污染的钛膜上重新蒸镀，使其表面再生一层极薄的清洁钛膜。吸氢，释氢测量表明其吸氢能力得到恢复。     

碳污染对钛膜吸氢能力影响的研究

在钼基底上蒸镀钛膜，用乙炔在钛膜表面引入碳污染，用Ｘ射线光电子谱和俄歇电子谱研究钛膜表面的碳的化学状态，以及表面的碳污染对钛吸氢能力的影响。实验发现，碳在钛表面以二种到三种化学状态存在。碳在钛表面将使钛膜的吸氢能力下降，而且不同化学状态的碳对钛膜吸氢能力的影响也不同。实验结果表明，呈ＴｉＣ状态的碳是降低钛膜吸氢能力的主要因素，共原因是它使解离吸附位置减少。     

钯对钛膜吸氢能力的抗污染作用的研究

为寻求一种防止因表面污染而导致钛膜吸氢能力下降的的途径，用表面分析方法检测样品表面状态，用质谱仪测量样品吸氢能力，研究了表面状态和吸氢能力的相互关系。采用在钛膜上淀积钯膜的方法，可使受碳，氧污染的钛膜吸氢能力得以恢复。这种钯／太复合结构在吸氢有力上对碳，氧污染并不灵敏     

碳污染对钛膜吸氢能力影响的研究

在钼基底上蒸镀钛膜，用乙炔（C2H2）在钛膜表面引入碳污染，用X射线光电子谱和俄歇电子谱研究钛膜表面的碳的化学状态，以及表面的碳污染对钛膜吸氢能力的影响。实验发现，碳在钛表面以两种到三种化学状态存在。碳在钛表面将使钛膜的吸氢能力下降，而且不同化学状态的碳对钛膜吸氢能力的影响也不同。实验结果表明，呈TiC状态的碳是降低钛膜吸氢能力的主要因素，其原因是它使解离吸附位置减少。     

钯对钛膜吸氢能力的抗污染作用的研究

为寻求一种防止因表面污染而导致钛膜吸氢能力下降的途径，用表面分析方法检测样品表面状态，用质谱仪测量样品吸氧能力，研究了表面状态和吸氢能力的相互关系。采用在钛膜上淀积钯膜（蒸发或溅射）的方法，可使受碳、氧污染的钛膜吸氢能力得以恢复。这种钯／钛复合结构在吸氢能力上对碳、氧污染并不灵敏。对样品的近费米能级处的占有电子态密度（densityofstate，DOS）的测量证明，凡吸氢能力良好的样品，DOS呈峰形结构。具有抗污染能力的钯／钛结构，其DOS因污染而导致的变化很小，而无抗污染能力的钛膜，其峰形结构受污染作用而消失。这种峰形结构能提供氢分子解离吸附过程中所需的电子。     

钛-氢体系的物理化学性质

综合评述了钛一氢体系的物理化学性质。钛是一种具有同素异型转变点L（1155K）的吸氢金属,氢在α钛和β钛中有不同的溶解度,在Tc以下易形成具有面心立方晶格结构的TiH2,氢原子溶解在晶格中,占据四面体间隙位（T）。钛加热吸氢时晶格发生膨胀,产生体胀效应,当温度降低时氢化物又会沿惯习面发生偏析。氢在钛中的扩散在高温时表现为正常扩散即lnD与1／T呈直线关系,在低温时存在隧道扩散。钛一氢体系的热力学p—c-T曲线表现出良好的平台性且在高于593K时存在两个平台。测定了钛一氢体系的反应的动力学扩散活化能和表观活化能。     

表面等离子共振氢敏传感器理论和模拟

提出了一种钯(Pd)膜氢敏感表面等离子共振传感器结构,该传感器以镀在棱镜端面的 Pd作为氢敏感膜。Pd 膜吸氢以后发生化学反应,生成的 PdHx使折射率发生变化,同时,它作为金属膜产生 SPW,当折射率变化时又在金属和介质表面产生表面等离子共振。利用 Fortran 语言程序进行了表面等离子共振氢敏传感器的 Pd 膜厚度和传感器灵敏度数值模拟。氢气浓度的变化引起折射率的变化,数值模拟表明,表面等离子共振氢敏传感器的灵敏度与 Pd 膜厚度有关,当 Pd膜的厚度在 10-30nm 时,氢气浓度在 1%-10%范围内具有较高的灵敏度。这种传感器结构将用于监测氢气作燃料的商用和军用机车的氢气泄漏。     

等离子体基脉冲偏压沉积DLC膜的氢分布和氢含量

用核反应分析方法,对等离子体基脉冲偏压沉积DLC膜的氢分布和氢含量进行了较系统的研究.结果表明,用等离子体基脉冲偏压沉积技术可获得较低氢含量的DLC膜;其氢含量范围约为6at％～17at％,且氢沿膜厚是均匀分布的,随等离子体密度及离化率降低,DLC膜的氢含量增加,荷能离子对生长表面的轰击具有较强的析氢作用,工作气体中引入氢气促进DLC膜中氢的析出.     

磁控溅射Ti合金薄膜结构特征及贮氢性能

采用磁控溅射方法制备了Ti膜及TiMo、TiMoYAl和TiZrYAl等三种合金膜.合金膜中Mo、Zr和Al三种元素成份与靶材成分基本一致,而Y元素则与靶材成分有较大的偏差.在400℃吸氢工艺下,四种膜材的吸氢动力学性能良好,没有脱膜现象,饱和吸氢量均可超过1.5(H/M).膜材的吸氢PCT曲线表明,含Mo合金膜材具有最高的吸氢平衡压,外推出的室温下的数量级约为10-4Pa.     

贮氢材料TiFeMm中毒与再生的研究

本文概括叙述了贮氢材料TiFeMm的贮氢特性及其表面中毒与再生机制。在贮氢材料TiFe中添加少量混合稀土金属Mm,改善了它的活化条件。我们发现,当使用98％工业纯氢气吸氢时,由于表面中毒,贮氢量下降。第一个吸放氢循环,其吸氢量下降约23％;第三个循环,其下降约61％。尽管如此,TiFeMm的抗毒性能还是比TiFe要好。中毒后的TiFeMm,经三次纯氢循环再生后,贮氢容量可回升到96％。由UPS分析表明,TiFeMm表面上过渡金属铁的d带峰强度是预测催化性质的重要依据。从AES、XPS分析结果指出,TiFeMm表面上的钛与铁分别呈TiO和金属态铁,还有少量氧与碳的表面污染。很明显,表面中毒以后,分别形成TiO_2和Fe_3O_4的表面化合物,从而抑制氢分子H_2→2H催化分裂和氢的渗透,致使贮氢量下降。从应用观点出发,我们相信,试验结果对于类似贮氢材料是很重要的。     

Pd8Y0.23Ru合金膜氢渗透率稳定性的研究

针对Pd8Y0.23Ru合金膜在透氢起始阶段氢渗透率不稳定的问题,分别采用XPS、SEM以及XRD对合金膜的表面成分、形貌以及相结构进行了研究。结果表明,氢渗透率升高是由两方面原因造成的:一是氢渗透过程中除去了占据合金膜表面活性解离位点的含C杂质,加快了氢气的解离,渗透控速过程逐渐转变为体扩散过程,使实验初期渗透率显著升高;二是氢渗透过程中,合金膜存在再结晶现象,导致晶粒细化,增加了晶界扩散占比,使氢原子体扩散系数变大。     

附着钛原子的碳纳米管可用作贮氢材料

美国国家标准与工艺研究所报道，根据最新量子计算和计算机模型，附着有钛原子或其它过渡金属的碳纳米管可比最有效的贮氢材料贮存更多的氢分子。碳纳米管的这一功能使它可用作燃料电池的氢源，这意味着，带有钛原子的碳纳米管能够聚集起相当于其自重8％的氢量。这种吸氢量比“自由轿车伙伴集团”（该集团中包括美国能源部和美国汽车三巨头制造商）规定的最低贮氢量要求6％还高出1／3。此外，联到钛原子上的氢分子，在受热时易于放出。这种可逆性吸附是对贮氢材料实用性的另一项要求。     

纯化贮氢器的研制

纯化贮氢器是利用贮氢材料吸放氢的原理，同时纯化和贮存氢气的一个小型装置，器体采用铝合金瓶．原料气纯度≥９９％，充入压力为３．０Ｍｐａ，吸氢２ｈ，可连续释放高纯氢１８００Ｌ以上，不需加热，室温下工作压力为０．５Ｍｐａ，流量＞ＩＬ／ｍｉｎ，两台交换，可连续使用．叙述了吸放氢原理、工艺流程、试验方法、技术指标．     

氢等离子体处理对类金刚石膜场发射性能的影响

采用大功率、高重复频率、准分子激光溅射热解石墨靶制备了类金刚石膜,研究了直流辉光氢等离子体处理对类金刚石膜的场发射性能的影响。结果表明:氢等离子体处理后,类金刚石膜的场发射性能明显提高,其发射阈值电场由26V/μm下降到19V/μm。氢等离子体刻蚀除去了类金刚石膜生长表面的富含石墨的薄层,露出的新表面具有较低的功函数;膜表面的悬键被氢原子饱和,进一步降低了电子亲和势,改善了膜的场发射性能。     

铝对TiFe0.9Mn0.1合金贮氢性能的影响

研究了Al对TiFe0.9Mn0.1合金贮氢性能的影响.添加铝后,合金的饱和吸氢量降低,当铝添加量为0.3%、0.6%和1.0%(原子分数)时,饱和吸氢量分别达到TiFe0.9Mn0.1合金的97.6%、95.1%和82.9%.同时铝添加后,合金的平台压力升高,平台斜度增加.XRD衍射发现,随着铝的加入,合金晶格常数即晶胞体积下降.SEM扫描及EDAX能谱分析发现合金晶界上存在高钛相.铝的添加造成合金吸氢量的下降与合金晶胞体积的减小有关.     

镀覆处理对LiNiAl合金贮氢性能影响

用化学镀法和酸性镀法在LaNi4.75Al0.25材料颗粒表面镀覆铜膜,然后压制成块。处理后材料的放氢速度、导热性能、抗粉化效果有显著提高,其中酸性镀得到的颗粒与化学镀得以的颗粒在元素分布、成分、吸氢量、抗粉化效果等上有较大差别,因此压块的放氢动力学和抗粉化效果也不同。