金属氢化物储氢装置研究

用有限差分法和二维导热模型计算了圆柱形金属氢化物储氢装置内部储氢过程的温度场分布,结果表明空气换热型储氢装置内部的合金反应床存在明显的温度梯度场,吸氢时储氢装置中心部位的温度最高,需要强化其芯部换热条件,以提高储氢装置的储放氢性能.对比研究了铸态以及甩带快淬工艺制备 TiV0.41 Fe0.09Mn1.5合金吸放氢循环寿命,表明甩带快淬工艺可以显著提高储氢合金的吸放氢循环性能.以甩带快淬工艺制备的TiV0.41Fe0.09Mn1.5合金为工质的储氢装置,经过3 600次吸放氢循环后的容量保持率达到94%以上.     

钒基储氢合金的研究进展

钒基固溶体储氢合金具有高的储氢密度,并且室温下可以吸放氢,具有良好的动力学性能,因此被认为是最有潜力的车载储氢材料之一.介绍了金属钒吸放氢特性,概述了钒基储氢合金的研究进展,就近年来改善钒基储氢合金性能的方法进行了总结,并对钒基储氢合金的稳定性及应用成本等问题进行了探讨.最后,对铳基储氢合金亟待解决的问题及发展方向进行了展望.     

V系储氢合金及其合金化

概述了V系储氢合金的研究现状,涉及V系储氢合金的氢化物相结构、合金化元素及第二相对合金吸、放氢性能的影响:V系储氢合金随吸氢量的增加,氢化物结构发生bcc→bct→fcc转变,同时其稳定性呈降低趋势;合金元素通过改变V与H的亲和力以及氢化物的稳定性来影响合金的储氢性能;第二相的出现对合金电化学性能、吸放氢动力学有明显的影响作用.在上述分析的基础上,对V系bcc固溶体储氢合金今后的研究进行了展望.     

机械合金化(Mg+Mg2 Ni)+TiO2合金的储氢性能

用机械合金化法合成了(Mg Mg2Ni) TiO2储氢合金,借助XRD分析了TiO2的加入对合金的物相结构的影响,SEM考察了合金的形貌.TiO2在合金的吸放氢过程中起到很好的催化作用,降低合金放氢温度并且提高合金储氢量,(Mg Mg2Ni) 10wt%TiO2合金在573K下的储氢量是5.84wt%.     

储氢合金的活化及活化性能的改善

储氢合金的活化性能对于其吸放氢过程的认识及实际应用都具有重要意义,讨论了储氢合金的活化机理,并综述了目前国内外改善储氢合金活化性能的各种方法.     

纳米结构及离子束改性对储氢材料性能的影响

氢能作为一种高能量密度、清洁的绿色新能源,已受到人们的极大重视.传统的储氢材料存在吸放氢动力学差和释氢温度高的缺点,不利于使用.综述了纳米结构和离子束技术对储氢合金性能的影响,指出纳米化以及离子束改性是改善储氢合金动力学特性和释氢温度的有效途径.     

Ti-Cr-Mn-M(M=V、Fe、Ni、Cu)合金的储氢性能

为改善Ti(Cr-Mn)2 AB2型合金的储氢性能,采用A侧过化学计量和过渡金属部分替代Mn进行多元合金化,系统研究了Tix(Cr-Mn-M)2(x=1.0,1.1;M=V、Fe、Ni、Cu)合金的储氢性能.研究结果表明,V、Fe、Ni、Cu部分替代Mn进行多元合金化后,合金主相仍保持C14(MgZn2)型Laves相,合金晶胞体积增大.合金化元素部分替代Mn后合金的活化性能得到明显改善,合金吸放氢量增大,吸放氢压力滞后减小.除Fe使合金放氢平台压力有所升高外,其余合金化元素均使合金的吸放氢平衡压力有不同程度的降低,这是由于合金的晶胞体积增大所致.在所形成的合金中,以Ti1.1Cr1.2Mn0.5CuO0.3的综合性能最好,其室温下吸放氢量分别达到1.95%和1.72 9,6(质量分数).采用该合金与自制的轻质高压储氢容器(工作压力为40MPa)复合组成金属氢化物复合式高压储氢器,对其储氢密度的计算结果表明,当储氢合金的填充量(体积分数)达到0.20时,该复合式储氢器总的体积储氢密度将提高57%.     

合金化对Mg-Ni系合金储氢性能的影响:综述

Mg基合金具有储氢量大、质量轻、资源丰富、价格低廉等特点,但其较高的放氢温度和较慢的吸放氢速率是限制其应用的关键问题.合金化是改善Mg基储氢合金吸放氢热力学和动力学的有效方法,在纯Mg中添加Ni会形成Mg2 Ni,其吸放氢热力学与动力学均会得到明显改善,但仍不够理想,有待进一步提高.本文就合金化对Mg-Ni系合金储氢性能的影响进行了综述,整理了各合金元素的添加对Mg-Ni系合金吸放氢热力学与动力学的影响,最后对Mg-Ni系合金的发展进行了展望.     

Al的添加对Mg2Ni储氢合金结构和氢扩散能力的影响研究

采用烧结-机械球磨二步法制备了Mg2-xAlxNi(x=0、0.3)储氢合金材料,研究了Al元素的加入对Mg2Ni储氢合金结构和氢扩散能力的影响.XRD和SEM研究表明Al 元素的加入会使储氢合金产生Al3Ni2和Mg3AlNi2新相,并且在表面覆盖分布各异的棱角多边形颗粒,利用循环伏安法测定了Mg2-xAlxNi(x=0、0.3)储氢电极的氢扩散系数,结果表明:Al元素的加入能显著改善Mg2Ni储氢合金结构,提高了氢扩散能力.     

利用储氢合金热泵的运转实例

一、储氢合金及其特性单金属是形成金属氢化物的一种物质,这是人们早已熟知的。它大致可分为钙、镁、稀土、钛、锆、钒、铌及钯等类别。这些单金属的吸氢压力高且吸附温度高。因此,已将储氢合金改进成在这些金属中添加其它金属组成合金,以减低吸氢压力,即使在接近室温的低温下,也能吸氢。储氢合金在与氢接触后吸氢的情况如图1所示,即储氢合金与氢接触后,便将氢     

LaNi5.5 Sn1.5-C-Si合金优异的长期吸/放氢循环性能

AB5型储氢合金在气固储氢、氢压缩、镍氢电池等领域具有广阔的应用前景,其循环稳定性是人们的一个关注点.本实验通过电弧熔炼的冶金方法,结合长时间退火的热处理工艺,制备了以CaCu5相为主相,以富Ni/Sn相为次要相,以及少量C相和Si相弥散分布的LaNi5.5 Sn1.5-C-Si合金,并结合LaNi5基础合金,研究了LaNi5.5 Sn1.5-C-Si合金在1000周吸/放氢循环过程中的储氢性能变化规律.结果表明,随着吸/放氢循环,合金的储氢容量略有降低,吸/放氢平台发生细微的倾斜,但以上变化远远小于LaNi5合金循环1000周的变化.LaNi5.5 Sn1.5-C-Si合金循环1000周的容量保持率高达98％,这可能是由于C和Si相的弥散分布对合金颗粒的粉化起到了缓冲作用.此外,LaNi5.5 Sn1.5-C-Si合金具有良好的吸氢动力学性能,在383～423 K、2 MPa氢压下200 s内即可完全吸氢,合金良好的吸氢动力学性能可能与富Ni/Sn相的催化作用有关.     

用于超高压化学热压缩的稀土储氢合金研究

具有融氢净化和氢压缩于一体等重要特性的金属氢化物化学热压缩器将成为未来加氢站的核心设备.本文简要介绍了金属氢化物化学热压缩器的工作原理及其特点,针对金属氢化物化学热压缩器对储氢合金的要求,研究开发了一种储氢性能优良、适合于作为化学氢压缩机用的稀土系储氢合金(Mm-Ml-Ca)(Ni-Al)5,测定了合金热力学和动力学性能.利用该合金设计制作了一台氢容量大于1000L、氢压大于40.0 MPa的压缩器样机,在20℃时氢压小于3.0 MPa可吸氢饱和,165℃放氢可得氢压大于40.0 MPa的超高压产品氢.原料氢纯度为98%时,产品氢纯度达到99.9999%.并且对压缩器的热效率进行了计算,其热效率达到21.9%.     

TiFe基储氢材料性能的研究进展

TiFe基储氢材料凭借其吸氢量大、放氢环境要求低、原材料丰富等优点,引起了越来越多研究者的关注.然而活化困难和滞后性问题仍是限制其大规模发展运用的主要瓶颈.针对这些问题,国内外学者做出很多研究.本文首先介绍了发展TiFe基储氢合金的必要性,纯TiFe合金的结构和储氢机理以及存在的问题;然后综述了近些年国内外对其研究的进展,并针对TiFe基储氢合金存在的问题,系统地归纳了解决方法,即调整合金元素相对含量,改善加工工艺等;重点从元素引进的角度归纳总结了改善TiFe基储氢合金的方法.最后,对未来的TiFe基储氢材料的发展方向及趋势进行了展望.     

合金储氢系统与锂电池系统整合项目

正一、项目名称:合金储氢系统与锂电池系统整合项目二、申报单位:忻州经济开发区管理委员会三、项目概况:(一)项目内容1.项目选址:合金储氢系统与锂电池系统整合项目选址在忻州开发区。2.项目建设内容及规模:该项目拟占地1000亩,主要建设生产储氢合金材料及储氢系统生产线,氢动力系统搭配锂电池生产线,氢电力储能系统生产线。     

储氢材料的研究进展

氢能源以其可再生性和良好的环保效应成为未来最具发展潜力的能源载体,氢能被公认为人类未来的理想能源,而氢的储存是发展氢能技术的难点之一.本文综述了目前主要的储氢材料,如合金储氢、配位氢化物储氢、碳质材料储氢、有机液体氢化物储氢,并对未来的储氢材料发展进行了展望.     

钙共还原法从氧化物中直接合成V-Ti合金粉末

钒是一种能在常温常压下吸氢和分解氢的元素,而V-Ti-Cr合金则是一种很有前途的储氢合金,这种合金是以体心立方结构(bcc)的固溶体为基.日本京都大学能源科学技术部用钙共还原法从氧化物中直接合成了V-Ti(70%V-30%Ti)合金粉末以便用于制取V-Ti-Cr储氢合金.     

Ti_(10)V_(83-x)Fe_6ZrMn_x(x=0～6)合金的微观结构和储氢性能

采用磁悬浮感应熔炼方法制备了Ti_(10)V_(83-x)Fe_6ZrMn_x(x=0、2、4、6)储氢合金,系统研究了Mn含量对合金微观结构和储氢特性的影响.XRD及SEM分析表明,无Mn合金(x=0)具有体心立方(bcc)结构的Ti-V基固溶体单相结构,而含Mn合金(x=2～6)均由bcc主相和C14型Laves第二相组成;随着Mn含量的增加,合金bcc主相的晶格常数和晶胞体积逐渐减小.储氢性能测试表明:该系列合金的吸氢动力学性能较好,在室温和4MPa初始氢压条件下,含Mn合金无需氢化孕育期就能快速吸氢;随着Mn含量的增加,合金的P-C-T放氢平台倾斜度逐渐减小,333K放氢平台压力先增后减,并在x=4达到最高;但合金的室温吸氢容量和333K有效放氢容量随Mn含量的增加而逐渐降低.     

Mg-Ni系储氢合金元素取代改性的研究进展

综述了对Mg-Ni系储氢合金进行元素取代改性的最新研究进展,分析了Mg-Ni系储氢合金A、B两侧元素的构成,并分别按Mg-Ni系中A、B两侧元素的性质,讨论了这些元素部分取代A2B型Mg2Ni和AB型MgNi合金中的Mg和Ni对Mg-Ni系合金储氢性能的影响。对近年来研究的多元Mg基储氢合金的充放氢性能和电化学性能进行了系统的阐述,总结了取代元素在降低Mg-Ni系储氢合金的氢化物生成热和放氢温度、提高合金电极循环寿命时的作用。     

纳米晶及非晶镁基贮氢合金薄膜的研究进展

镁基储氢材料是应用前景非常广阔的一类储氢材料,具有储氢量大、环境友好、成本低等优点,而镁基储氢薄膜材料是镁氢薄膜电池的重要基础。本文综述了纳米晶或非晶合金镁基贮氢合金薄膜的制备工艺、电极应用和电化学稳定性等几个方面的国内外研究概况。指出了镁基储氢合金薄膜材料研究目前存在的问题及研究趋势。     

基于热力学和动力学计算的Mg-Ni-RE(La,Nd,Ce,Y)-H多元系设计及应用

稀土因性质活泼被以单质或者中间合金的方式添加到镁基储氢合金中形成稀土-镁基体系储氢合金,该合金由于具有优良的储氢性能而备受关注。但是目前缺少多元系稀土-镁基合金相图的指导,难免在设计材料配方时出现盲区,继而陷入"炒菜"式的摸索之中,缺乏针对性。储氢材料的吸放氢反应动力学研究,目前绝大多数的实验反复测定恒温条件下的反应分数与时间的关系上,很少研究各种因数,诸如温度、气相分压、颗粒大小等对反应速率的影响,更谈不上颗粒分布、变温变速等对反应速率的影响。基于热力学和动力学计算,研究了Mg-Ni-RE(La,Nd,Ce,Y)-H多元系,通过引入氢组元对比说明清楚相关储氢合金与金属氢化物的热力学稳定性的差别,利用CALPHAD技术预报多元系的压力-组成-温度(PCT)曲线,结合原位高温XRD和高分辨透射电镜(HR-TEM)结果,阐释了储氢合金吸放氢的热力学机制。同时,通过研究恒温和变温条件下氢化还原反应动力学模型,将吸放氢反应分数表达为温度、压力、颗粒大小、颗粒形貌等因素的函数,不但简化了计算,而且还便于从理论上对各种物理量进行讨论。引进了一个"特征时间"的新概念,它将在储氢材料的研究中发挥重要的作用。