金属氢化物复合式高压储氢器的研究

为提高高压储氢容器的体积储氢密度,采用具有高体积储氢密度的储氢合金与轻质高压容器复合组成高压金属氢化物复合式储氢器.为获得高压氢源,研究了Mm-Ml-Ni-Al(Mm为富铈混合稀土,Ml为富镧混合稀土)的储氢特性,并试制了化学热压缩器.采用研制的高压氢源,对具有高吸放氢平台压力的Ce-Ni系合金的高压储氢特性进行了研究.实验结果表明:以Ml或Ca部分取代Mm以及Al对Ni的部分置换后合金活化性能和吸放氢压力滞后明显改善,(Mm-Ml)0.8Ca0.2(Ni-Al)多元合金具有较好的储氢性能,适合于作为化学热压缩合金.CeNi5基多元合金在40MPa氢压条件下,合金具有较好的活化性能和吸放氢动力学性能,合金最大储氢容量分别达到1.6wt%.将优化的储氢合金与自制的轻质高压储氢容器复合组成的金属氢化物复合式高压储氢器,当储氢合金的填充量达到0.2(体积分数)时,其体积储氢密度提高50%.     

利用金属氢化物回收废热发生蒸汽的系统

日本化学技术公司、积水化学工业公司、中央电气工业公司和工学院大学联合开发了利用金属氢化物有效回收废热的实用化系统。经过1983～1985年三年的研究开发,1986年3月建成20冷冻吨的热泵热回收系统。 该系统利用贮氢合金技术,贮氢合金是具有可贮藏和释放大量氢气的有可逆功能的合金。吸氢时放热,反之,释氢时吸热,利用吸氢、释氢时的放热、吸热作用进行能量转换。表1是几种典型的吸氢合金的性能。     

AB5型固态金属储氢系统吸/放氢特性实验研究

为研究AB₅型固态金属储氢系统在不同温度和压力条件下的吸/放氢性能,搭建小型固态金属储氢罐实验平台,设计不同温度及压力条件下的吸/放氢循环实验,利用循环水浴系统构造换热环境对固态金属储氢罐进行循环换热,测试吸/放氢压力和温度等关键操作参数对AB₅型固态金属储氢系统吸/放氢性能的影响。结果表明：在达到相应吸氢反应平衡压力的条件下,较高的吸氢压力和温度对吸氢效率均具有促进作用,同时,较高的吸氢压力会加剧系统主要吸氢阶段的化合反应,伴有强烈的热交换行为,且维持不同放氢压力条件下的持续放氢需达到相应的放氢温度;同一压力条件下,较高的放氢温度可提高系统的放氢效率,使系统内部氢气压差达到相应放氢条件以维持系统持续稳定放氢的需求。上述结论可为AB₅型固态金属储氢系统的研究提供参考。     

金属氢化物储氢器吸氢过程的数值分析

基于金属氢化物吸氢基本特性,建立圆柱形金属氢化物储氢器吸氢过程的-维数学物理模型.采用有限差分法对金属氢化物床体的传热传质进行计算.分别研究金属氢化物床体各处温度和氢含量在吸氢过程中的变化以及氢气压力、对流传热系数和金属氢化物床体径向厚度对金属氢化物吸氢过程的影响.计算结果表明:初始阶段金属氢化物床均匀吸氢,但随着氢化过程的进行,其中心区域的吸氢速率逐渐低于边缘区域;增加吸氢压力、提高对流传热系数均可促进储氢器的吸氢;金属氢化物床的径向厚度对吸氢速率影响很大,金属氢化物床越薄,氢化反应的速度越快.     

金属氢化物及其热驱动型制冷系统的设计与实验研究

制备了设计工作温度为150-200℃/20-50℃/0℃的金属氢化物合金工质对LaNi4.61Mn0.26Al0.13/La0.6Y0.4Ni4.8Mn0.2,测定了合金对在各温度下的吸氢性能,作出了Van’t-Hoff图,并推导了合金反应焓、反应熵和理论循环特性;设计了反应床,实测高温反应床的导热系数;搭建了间歇制冷的热驱动金属氢化物循环系统,在150℃/30℃/0℃工况下测定了系统的循环特性和制冷性能。实验结果表明,合金工质的平台斜率和滞后系数小、吸氢动力性能较好,低温合金的吸氢反应焓值达-27.1kJ/molH2;设计反应床的导热系数约为1.3W/(m.K),较合金粉末的导热系数有了很大提高,但仍未达到实用要求;制冷系统在设定工况下完成了循环,获得了84.6W的平均制冷功率、COP达0.26,从而验证了金属氢化物制冷系统的可行性。     

非晶纳米晶PrMg_(12)型合金微观结构及吸放氢热力学与动力学性能北大核心CSCD

采用机械球磨法制备了非晶纳米晶PrMg_(12)+x%Ni(x=0、10、20、30)合金,系统地研究了镍含量对该合金储氢热力学与动力学的影响。利用X射线衍射(XRD)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)两种方法分析了合金的相组成及微观组织结构。结果表明:PrMg_(12)+x%Ni(x=0、10、20、30)合金的微观结构主要为非晶纳米晶;加入镍前,吸氢前后的主相分别为PrMg_(12)相、MgH_(2)相以及PrH_(2.92)相;加入镍后,吸氢前后的主相分别为Ni相、PrMg_(12)相、MgH_(2)相以及Mg_(2)NiH_(4)相。采用Sieverts装置测定了合金的P-C-T曲线与吸放氢动力学曲线,并结合Van't Hoff方程、JMAK模型和Arrhenius法计算了热力学与动力学参数。结果表明:随着镍含量由0%增加至30%,合金氢化物的放氢焓值由89.881 kJ/mol降低至82.764 kJ/mol,放氢活化能由126 kJ/mol降低至90 kJ/mol,这进一步证明添加镍可以显著改善球磨PrMg_(12)型合金氢化物的释氢热力学和动力学。     

氢化金属在太阳能中的应用

本世纪早期人们曾经发现,在电镀过程中,金属离子在阳极沉积时,氢离子也在阴极被还原,一部分氢气逸出,一部分以原子氢的状态渗入基体金属及镀层中,使基体金属韧性下降而变脆。这种现象被称为氢脆。氢脆会使镀件或金属脆裂,造成很大的危害。进行高温除氢处理,才能消除氢脆的影响。氢脆也被称为金属对氢的吸附,或者金属与氢化合,形成金属的氢化物。经过研究,几乎所有的金属,在适当的温度和压力下,都能与氢反应,形成氢化金属,其反应可用下式表示:     

小型PEMFC电源系统热设计实验研究

通过实验研究了利用燃料电池产生的废热以强制对流传热的方式给金属氢化物储氢器加热的可行性与具体的设计方案,与目前已报道的国内外便携式PEMFC系统相比,该方案无任何附属设备,使系统保持较高的整体效率,提高了金属氢化物储氢器的放氢性能.通过正交实验和实验数据的方差分析得知该方案在保证金属氢化物储氢器持续放氢的同时,对PEMFC无明显负面影响.     

纳米TiO2对Mg-15%Mg2Ni复相合金吸放氢性能的影响

用扩散烧结制备Mg2Ni合金，然后与Mg粉和不同比例(质量百分比分别为0．5％，1.5％，2．5％)的纳米TiO2混和球磨得到纳米Mg—Mg2Ni—TiO2复合储氢材料。对复相合金进行储氢性能研究时发脱，其中添加0．5％TiO2的试样可以在393K，4MPa的条件下4min内吸氢，并能在503K，0．1MPa条件下15min内放氢，放氢量为4．1％；随着温度升高，复合储氢材料放氢量和放氢速度得到提高，在473K吸氢和503K放氢条件下，合金在15min内的放氢量达到5．6％。纳米TiO2对合金吸放氢动力学性能有促进作用。复合储氢材料中增加TiO2含量，加快了放氢速度，略微降低了放氢量。     

氢化物车用空调模拟换热器传热试验研究

对作者自行设计制造的氢化物空调模拟换热器,进行了非吸放氢循环下的传热试验,获得了传热系数,空气流阻和Ｎｕ与Ｒｅ的关系式,提出了进一步提高反应器传热系数的方法。为实际车用氢化物空调反应器的设计提供了依据。     

新型圆柱式储氢反应器的优化研究

文章从强化合金储氢反应器换热、提高吸氢反应效率出发,对圆柱式储氢反应器的结构及反应条件进行优化。利用Comsol Multiphysics软件建立反应器模型,研究结构以及反应条件对反应器换热能力以及吸氢效率的影响。结果表明：外形的改进可以消除氢气流动的死区,提高吸氢效率;加大氢压、提高铝粉掺杂比例、添加翅片、增加翅片长度,均能不同程度地提高吸氢效率;与改进前相比,改进后的反应器吸氢反应完成99%的时间从2 005 s下降至310 s,吸氢反应速率加快了84.5%。     

十二氢乙基咔唑的催化脱氢性能研究

以Pd/γ-Al2O3为催化剂,在101 kPa和473~533 K的条件下,系统研究十二氢乙基咔唑的脱氢性能,考察反应温度和催化剂用量对反应速率和转化率的影响;同时还对十二氢乙基咔唑的脱氢动力学进行初步探索。结果表明,十二氢乙基咔唑的放氢温度低于传统有机氢化物,在493 K时,释放出89.43%储存的氢气,脱氢产物主要为乙基咔唑;脱氢表观活化能为61.14 kJ/mol。     

铪吸氘反应动力学研究

利用金属氢化物热力学和动力学参数测试实验系统,通过反应速率分析方法,测定了铪在恒容系统和573～873K温度范围内氘化反应的压强.时间变化关系,计算出铪在初始压强13 kPa和573、673、773、873 K温度下吸氘反应的速率常数分别为0.0530、0.0452、0.0319和0.0261s-1,进而得到铪吸氘反应表观活化能为(-10.1±1.5)kJ·mol-1.与同一装置上取得的钛氘化反应结果进行比较,说明两个反应的动力学机制不同,铪氘化反应速率主要受相变和表面过程控制.     

富镍镧镍合金催化二苄基甲苯加氢性能研究

采用感应熔炼和球磨方法制备镧镍储氢合金,进一步通过酸处理法原位制备富镍镧镍储氢合金。研究不同条件下制备的镧镍储氢合金催化二苄基甲苯（DBT）加氢性能。在反应温度为280 ℃时,经过4 h后,富镍镧镍储氢合金催化二苄基甲苯的加氢量达到5.34%（质量分数）,20 h后,其加氢量达到理论最大值。富镍镧镍储氢合金具备的高效催化二苄基甲苯加氢活性主要归因于镍的高效催化和镧镍储氢合金可逆吸放氢之间的相互促进作用。     

净化贮氢器

净化贮氢器是利用贮氢材料同时纯化和贮存氢气的装置，器体采用铝合金。原料氢纯度≥９９．０％，充入压力２．０ＭＰａ，吸氢２ｈ时，可连续释放高纯氢１８００Ｌ以上，不加热室温下工作压力０．５ＭＰａ，流量＞１０００ｃｍ＾３／ｍｉｎ可连续使用。文内介绍了吸放氢原理，工艺流程，试验方法，技术规格。     

Li-Al-B-H复合体系的储氢性能研究

以LiAlH4和LiBH4为原料,采用球磨方法制备了Li-Al-B-H复合储氢体系,通过XRD、TG、DSC和SEM等研究手段对复合物的微观结构和性能进行表征.研究结果表明:LiAlH4/2LiBH4复合物加热至500℃时的放氢量达到9.7wt％,在450C和8Mpa H2条件下的最大吸氢量达到6.8wt％.还计算了(LiAlH4/2LiBH4)复合物放氢反应的表观活化能,并对( LiAlH4/2LiBH4)复合物吸放氢反应的机理进行了讨论.     

薄膜太阳电池系列讲座(15) 硅基薄膜太阳电池(七)

(3)非晶硅氧(a-SiO:H)合金[34,35]以H稀释硅烷添加CO2作混合气源,控制衬底温度、沉积气压及CO2浓度比CO2/(CO2+SiH4)(其中硅烷用氢稀释浓度比SiH4/(SiH4+H2)表示),在等离子体放电作用下,CO2、SiH4、H2之间将产生以下反应:SiH4+CO2+H2→a-SiO:H,生成非(或微)晶硅氧合金薄膜。硅氧(SiO:H)合金可以是非晶态,也可以是含微晶相的。由Si的无规网络(图34a)与SiO2网络(图34b)之间融合状态的不同,硅氧合金的原子构     

氢能汽车

正氢能汽车,是以氢作为能源的汽车,将氢反应所产生的化学能转换为机械能推动车辆。氢能汽车分为两种,一种氢内燃机汽车(HICEV)是以内燃机燃烧氢气(通常透过分解甲烷或电解水取得)产生动力推动汽车。另一种氢燃料电池车(FCEV)是使氢或含氢物质与空气中的氧在燃料电池中反应产生电力推动电动机,由电动机推动车辆。使用氢为能源的最大好处     

水 阳光=燃料

在少量水中,滴几滴硫酸,再把干电池的正负极通过导线插入水中。收集在负极产生的气泡——氢;而在正极形成的气泡,则为氧。 近年来,国外利用电解反应的基本原理,试图以取之不尽的太阳能来代替电力,分解水中的氢和氧作燃料。     

澳研制出太阳能高效接收涂层

澳大利亚的研究人员研制出一种高效的太阳能接收涂层。它可将 98%的照射来的阳光转换志热能。它涂地太阳能热收集器的表面。他们还把这种涂层装入太阳能发电机 ,它利用热能把水煮沸并用蒸气驱动一台汽轮机从而发电。这个系统对照射其上的太阳光的转换率是 2 0 % ,这使之可与普通电厂相竞争 ,或者比普通电厂成本更低。研究者称 ,该涂层高效、选择性表面 (ＨＥＳＳ)由数层金属、陶瓷合金以及绝缘材料构成。这种夹层结构使层体能有效地吸收阳光中的高能辐射。同时 ,层体限制了低能红外辐射的再辐射。这意味着新涂层的热量散失仅为现有热表面散…