氢燃料的固态储存：储氢合金

氢燃料的固态储存：储氢合金
氢能源开发及利用（三）3
3 氢燃料的制取和储存（续）
3。

2 氢燃料的储存（续）
3．2．3 金属氢化物固态储氢
（1）储氢合金的“吸氢”和“放氢”
前面已经提过，相对气氢储存、液态储存来说，固态的金属氢化物储氢具有极大优越性。

只要满足一定温度和压力条件，某些金属可以大量“吸氢”，生成金属氢化物，并放出热量；而把这些金属氢化物加热，它们又可以分解，并把其中储存的氢释放出来。

它们不需要笨重的钢瓶，也不需要要求很高的绝热容器。

这些可以“吸氢”的储氢合金的储氢能力很强，而且都是固态，在需要储氢时，只要使合金“吸氢”，使它与氢反应，生成金属氢化物；而需要用氢时，通过加热或减压这些金属氢化物，又可使它们“放氢”。

所以，采用储氢合金是一种很理想的储氢解决方案。

（2）储氢合金的性能和用途
人们对储氢合金感兴趣，不光是它具有“储氢”的性能，而且在储氢过程中具有化学能转化为机械能或热能的能量转换功能。

储氢合金具有热能的转换功能：在它“吸氢”时放出热量，在它“放氢”时又要吸取热量。

利用这个放热—吸热的循环，可进行热量的储存和传输，由此原理可以设计制造出各种制冷或采暖设备。

从储氢合金提取氢气，可以达到很高的纯度。

因此，可以采用储氢合金来提纯氢，可以很低的成本，来提取纯度高达99.9999%的纯氢。

储氢合金的快速发展为氢能源的开发和利用打开了一条广阔的道路。

储氢合金是氢能燃料电池的主要原料，它为燃料电池的实用化、商品化打下了坚实的基础。

储氢合金又可用来制造镍--氢（Ni--MH）电池，以替代当今世界上大量有毒、有污染的镍--镉（Ni--Cd）电池。

镍--氢电池不仅无毒
安全、无污染，使用寿命长，而且容量也可以做得大得多。

总之，储氢合金是氢能储存的最佳解决方案。

它为人类的“氢能源时代”的到来作出了重大贡献。

不仅如此，储氢合金的用途还十分广阔，随着储氢合金研发的进展，会有更多的性能将用来造福于人类。

（3）在行驶车辆里的储存氢燃料
发展纯燃料电池车或基于氢能的其它类型的车辆，要解决的关键问题有以下几个：一是控制制氢成本；二是建立社会网络化的储氢站；三是在行驶的车辆里如何储存氢燃料；四是研发高效的燃料电池。

可见在行驶车辆里储存氢燃料也是其中的一个关键课题。

从技术上来说，在行驶车辆上储氢，上述的几个手段都可以采用：可以用高压钢瓶储存气氢；也可以用绝热容器储存液氢；更可以用金属氢化物在常温下储氢。

在把氢动力车推向民用普及化时，在必须顾及成本、安全、便利等综合因素的情况下，只有采用固态金属氢化物才是可行的储氢解决方案。

早在上世纪九十年代，若干国际著名大汽车公司也都曾研发过低温液态氢车和高压气态氢车，现在基本上都已放弃。

当前都已聚焦在真正可以转入民用的固态氢化物技术的研发上。

其中，储氢罐的研发成为各大汽车公司研发氢动力车技术的焦点。

储氢罐的研发首先集中在要把它的体积降下来。

原先体积较大的储氢罐只能设计放在汽车的后备箱里，只有把它体积小下来，才能安装在汽车的底盘上，亦即放在原先装油箱的位置。

这样就可使氢动力车仍保持传统汽车的体积和实用空间。

储氢罐研发的关键技术是解决罐内充填的能够形成氢化合物的金属材料的研制。

轻量化是汽车的一个重要指标，储氢罐不仅要做得体积小而重量轻，而且储氢效能要达到最大化，这是氢能动力车实用化、普及化的关键。

因此，对于储氢材料的研发是重中之重。

现在世界上著名公司研发的储氢罐的充填金属材料，往往有多达七、八种轻金属配方形成的合金，一切奥秘就在于这些材料的选用和配比上。

目前车用储氢罐的容积已经可以做到50公升，罐内可储存3公斤氢燃料。

如采用重量为95公斤的压力车用储氢罐，可储存约4.6公斤的氢燃料，
等效于13.8公斤汽油。

作为对比，目前最先进的锂电池的储能密度为0.2KWh/kg，亦即一个100公斤重的蓄电池，储存的能量只相当1.72公斤汽油。

可见目前的储氢能量密度已经远远超过先进蓄电池的储能密度。

另外，车用储氢罐还要求能够充氢快，使充氢时间可以接近公众习惯的“加油”时间。

目前车用储氢罐的充氢，可以做到用100个大气压，在10分钟里，完成90%的充氢量，可以行驶240公里。

如果再加一个罐，就可以超过美国能源部制定的约400公里的续驶里程标准。

这标明目前车用储氢罐的研发成果已经接近民用效果。