金属氢化物储氢装置的研究进展

<正>氢能源是一种新型无污染的清洁能源,但如何实现安全而经济的储存运输是关键技术之一。金属氢化物储氢装置将储氢合金(一般为AB5型、AB2型、AB型、镁系的储氢材料)以一定的方式装填到容器内,利用储氢合金的可逆吸放氢能力,达到储存、净化氢气的目的。与高压气态储氢相比,金属氢化物储氢是一种固态储氢技术,具有储氢压     

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%.     

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%.     

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.     

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%.     

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。     

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     

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.     

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.     

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.     

LaNi_5系储氢合金的研究现状及展望

作为一种清洁环保的新型二次能源,氢能已经被越来越多地应用于人们的生活中。氢的有效储存是氢能实用化中的关键步骤。LaNi_5型储氢材料是一种优秀的储氢合金,对LaNi_5型储氢材料进行详细介绍,综述了元素部分取代及合金制备工艺两个方面对合金储氢性能的研究进展。分析了LaNi_5系储氢合金现存的主要问题,对其发展和市场前景做出展望。     

Co和Fe的添加对(TiZr)_(1.1)Cr_2合金结构和吸氢性能的调控

采用氩等离子体电弧熔炼(Ti_(0.9)Zr_(0.1))_(1.1)Cr_(2.0-x)M_x(M=Co、Fe,x=0~0.1)合金,并使用XRD、PCT、DSC研究了该系合金的相结构和吸放氢性能。研究结果表明,(Ti_(0.9)Zr_(0.1))_(1.1)Cr_(2.0-x)M_x(M=Co、Fe,x=0~0.1)合金结构为C14型Laves相,PCT测试表明,吸放氢的滞后效应较弱。使用少量Co、Fe分别替代(Ti0.9Zr0.1)1.1Cr2.0合金中部分Cr,减小了合金的晶胞体积,增大了合金的吸氢平台压。Co替代部分Cr在293~304K对合金的最大储氢量影响不明显,但是可逆储氢量略有降低,Fe替代部分Cr在293~304K对合金的最大储氢量影响不大,但是可逆储氢量增大。Co对合金中残余氢的放出温度影响不明显,Fe取代部分Cr使合金中残余氢的放氢温度从613~713K转变为653~733K。     

(Ti-Cr)40V55Zr5储氢合金的热处理改性

研究了(Ti-Cr)10V55Zr5储氢合金在真空热处理(1473 K下保温2 h和6 h)改性前后的相结构及储氢性能.XRD及SEM分析表明,(Ti-Cr)40V55Zr5铸态合金由BCC结构的固溶体主相和ZrCr2基第二相组成;经过热处理后,合金的BCC主相的晶胞体积有所增大,除了BCC主相和ZrCr2基第二相外,还出现微量的富Ti第三相.储氢性能测试表明,热处理后(Ti-Cr)40V55Zr5合金的动力学性能和活化性能均得到改善,室温最大吸氢量略微降低,但P-C-T曲线放氢压力平台倾斜度降低,平台宽度稍有增大,80℃有效放氢量增大.研究表明,在1473 K下经2 h热处理改性的(Ti-Cr)40V55Zr5合金具有较好的综合性能,首次吸氢即可活化,室温吸氢量为401 ml·g-1,80℃有效放氢量达到240 ml·g-1.     

固体储氢材料的研究进展

论述了目前几种主要固体储氢材料的研究进展,包括金属基合金材料(镁系合金、稀土系合金、钛系合金和锆系合金)、碳基材料(活性炭、石墨纳米纤维、碳纳米纤维和碳纳米管)、玻璃微球、配合物以及金属有机框架物。通过比较各种材料储氢的机理与方式、吸放氢的温度与压力、循环寿命,分析了其优缺点,并展望了固体储氢材料未来的发展趋势,认为开发安全稳定高效的复合储氢材料、实现固体储氢材料的工业化制备是未来储氢材料研究的新方向。     

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.     

储氢合金的发展趋势

自60年代美国、荷兰相继发现镁镍合金和镧镍合金具有吸氢特性以后,储氢合金作为一种新型能源材料,立即受到各国材料科学家的高度重视。70年代,日本松下电器公司意外发现钛锰合金具有极高的吸氢能力,因为用来装氢气的钛锰合金容器中的氢压在一夜间无缘无故从1O大气压降到1大气压以下,而容器并无泄漏现象。从此,日本很快成为研究储氢合金最活跃的国家。山于储氢合金具有极广的用途(除了作为无污染的洁净能源用于然氢发动机外,还可用于空调器、致冷装置、热泵、电池,氢     

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.     

日本开发储氢合金装置

日本重化学工业公司开发了一种储氢合金装置。该装置将氢气出入管接在不锈钢容器上,在容器中装有0.1～10公斤的储氢合金。当把氢送入该装置加压或冷却时,合金便吸氢而放热。相反,当加热或减压时,便释放氢而吸热。     

储氢材料研究进展

氢能作为一种新型的能量密度高的绿色能源,正引起世界各国的重视。储存技术是氢能利用的关键。储氢材料是当今研究的重点课题之一,也是氢的储存和输送过程中的重要载体。本文综述了目前已采用或正在研究的储氢材料,如金属(合金)储氢、碳基储氢、有机液体储氢、络合物储氢、硼烷氨储氢等材料,比较了各种储氢材料的优缺点,并指出其发展趋势。     

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.