储氢合金简介

Hydrogen Storage Materials
几种贮氢方法比较
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二 储氢材料技术现状
金属合金材料 物理吸附材料 复合化学氢化合物材料 液态有机储氢材料
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金属氢化物储氢特点
反应可逆 M + x/2H2
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储氢材料的研究与发展
报告人：吴丽娟 学 号: S201109027 日 期：2012年4月10日
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一 研究背景
氢——二十一世纪的绿色能源
优点： 自然界最普遍的元素; 清洁能源; 燃烧性能好，易点燃; 发热值高(142MJ/kg); 导热性好; 用途广泛;
无机多孔材料(如沸石分子筛)和金属有机骨架 化合物等
➢ 优点：储氢方式简单、吸放氢容易 ➢ 缺点：大多只能在–196℃左右有足够的储
氢密度，在常温常压下其吸氢量很低，因而 用途有限。
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纳米碳管储氢-
美学者Dillon1997首开先河
1991年日本NEC公司Iijima教授发现CNTs
为改善TiFe合金的储氢特性，可用过渡金属Co， Cr，Cu，Mn，Mo，Ni，Nb，V等置换部分铁形成 多元合金以实现常温活化。过渡金属的加入，使合
金活化性能得到改善，氢化物稳定性增加。
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镁系储氢材料
典型代表：Mg2Ni，美Brookhaven国家实 验室首先报道
➢活化容易 ➢平衡压力适中且平坦，吸放氢平衡压差小 ➢抗杂质气体中毒性能好 ➢ 适合室温操作
❖ 经元素部分取代后的
MmNi3.55Co0.75Mn0.47Al0.3(Mm混合稀土，主 要成分La、Ce、Pr、Nd)广泛用于镍/氢电池
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钛铁系储氢合金
单壁纳米碳管束TEM照片
多壁纳米碳管TEM照片
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非晶态合金储氢
非晶态合金比同组分的晶态合金在相同温度和氢 压下有更大的贮氢量，如TiCu非晶态比晶态贮氢 量大1/3。
非晶态贮氢合金具有较高耐蚀性、耐磨性，可多 次使用而不破碎，但吸氢放热时易使其晶化。
油混合燃料汽车的试验。 我国的稀土类资源占世界首位，工业总储量为各国总储量的5倍，为发
展稀土储氢金属开辟了广阔的前景。近年来，我国在储氢金属研制方 面取得了重大的进展，一些产品的性能已达到国外同类产品的水平。
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氢的储存方法
气态储氢：
开发新型高效的储氢材料和 安全的储氢技术
1) 能量密度低
2) 不太安全
液化储氢：
1) 能耗高
2) 对储罐绝热性能要求高
固态储氢的优势：（金属或合金储氢）
1) 体积储氢容量高
2) 无需高压及隔热容器
3) 安全性好，无爆炸危险
4) 可得到高纯氢，提高氢的附加值
典型代表：TiFe，美Brookhaven国家实验 室首先发明
价格低 室温下可逆储放氢 易被氧化 活化困难 抗杂质气体中毒能力差
实际使用时需对合金进行表面改性处理
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钛和铁可形成TiFe和TiFe2二种稳定的金属间 化合物。TiFe2基本上不与氢反应，TiFe可在室温 与氢反应生成TiFeH1.04和TiFeH1.95两种氢化物。其 中TiFeH1.04为四方结构，TiFeH1.95为立方结构。其 贮氢量比LaNi5大，为自重的1.75%。
储氢容量高 资源丰富 价格低廉 放氢温度高（250－300℃ ） 放氢动力学性能较差
改进方法：机械合金化－加TiFe和CaCu5球磨，或复合
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物理吸附类材料 范德华力
碳基材料(石墨、活性炭、碳纳米管)及其衍生 物(如石墨插层化合物KC24、CsC24等）
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目前，美国、西德、日本在氢能和储氢金属利用方面已接近实用化。 1979~1983年西德奔驰汽车公司氢做燃料在西柏林和斯图加特进行了 小型客车和货车的行车实验。据报道，只要带上储氢量为5kg的 280kgTiFe合金氢化物就能行驶110km。
1980年，我国研制成功了第一辆氢汽车。 1985年10月，苏联也在莫斯科利用钛、铁、矾合金氢化物进行了氢汽
Des.
Abs. MHx + ∆H
氢以原子形式储存，固态储氢，安全可靠
较高的储氢体积密度
Hydrogen on Tetrahedral Sites
Hydrogen on Hale Waihona Puke Baiductahedral Sites
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稀土镧镍系储氢合金
❖ 典型代表：LaNi5 ,荷兰Philips实验室首先研制 ❖ 特点：