储氢材料的发展现状、应用与制备综述
2024年储氢材料市场分析现状
2024年储氢材料市场分析现状概述储氢材料是指能够吸附、储藏并释放氢气的材料。
随着氢能源的不断发展,储氢材料市场也逐渐受到关注。
本文将对储氢材料市场的现状进行分析,并探讨其潜在的发展前景。
市场规模目前,储氢材料市场规模正在逐渐扩大。
根据市场研究机构的数据显示,2019年全球储氢材料市场规模达到了XX亿美元,并预计在未来几年将保持稳定增长。
这主要受到能源转型和可再生能源的推动影响。
市场驱动因素1.能源转型:随着全球对可再生能源需求的增加,使用储氢材料储存可再生能源成为一种可行的选择。
储氢技术的发展将促进可再生能源的大规模利用。
2.汽车工业:氢燃料电池汽车被视为未来汽车行业的发展方向,而储氢材料是氢燃料电池汽车的核心技术之一。
因此,汽车工业对储氢材料的需求将推动市场的增长。
3.医药行业:储氢材料在医药行业有着广阔的应用前景,如用于药物传递、储存和释放等方面。
随着生物医药技术的不断进步,对储氢材料的需求也将不断增加。
市场挑战尽管储氢材料市场前景广阔,但面临一些挑战。
1.储氢效率:目前储氢材料的储氢效率相对较低,需要进行改进。
提高储氢效率将直接影响储氢材料的市场竞争力。
2.成本问题:储氢材料的成本较高,限制了其在市场上的应用。
寻找更经济、高效的储氢材料是当前亟需解决的问题。
3.安全性:储氢材料涉及高压氢气的储存和使用,因此安全性是一个重要的考虑因素。
确保储氢材料的安全性是市场发展的关键。
市场前景随着可再生能源和氢能源的不断推广,储氢材料市场有着广阔的前景。
1.新能源发展:随着全球对可再生能源需求的增加,储氢材料将成为储存可再生能源的重要手段之一。
未来几年,储氢材料市场将迎来更广阔的发展空间。
2.汽车工业发展:氢燃料电池汽车具有零排放、能源高效等优势,被认为是未来汽车工业发展的方向之一。
随着氢能源技术的成熟,储氢材料市场在汽车工业中的应用将更加广泛。
3.科研应用扩展:储氢材料在医药、储能等领域的应用也将逐渐扩展。
浅议储氢材料的发展现状与研究前景
浅议储氢材料的发展现状与研究前景随着全球能源需求的不断增长和环境保护意识的提高,寻找清洁、高效的新能源成为了当前的热门话题。
在多种可再生能源中,氢能被认为是一种极具潜力的能源,并且在储氢技术方面取得了一定的进展。
储氢材料作为储存氢气的关键组成部分,其发展现状和研究前景备受关注。
本文将对储氢材料的发展现状进行简要介绍,并展望其未来的研究前景。
储氢材料是指能够吸附、吸收或化学反应储存氢气的材料。
目前,主要的储氢材料包括金属氢化物、碳材料、化学吸附材料和氢离子导体等。
这些储氢材料各自具有独特的特点和优势,但同时也存在一些挑战和限制。
下面将从这四类典型的储氢材料入手,对其发展现状进行分析。
首先是金属氢化物储氢材料。
金属氢化物是目前研究和应用较为广泛的储氢材料之一。
其通过吸附氢分子形成金属氢化物化合物,并在一定的条件下释放氢气。
金属氢化物的储氢密度较高,能量密度也较大,这使得它成为了一种理想的储氢材料。
金属氢化物在吸附和释放氢气的过程中往往需要较高的温度和压力,且循环稳定性较差,这限制了其在实际应用中的发展。
未来,如果能够针对金属氢化物的反应机理进行深入研究,优化其结构和性能,有望克服目前的技术难题,进一步提高其储氢性能。
第三是化学吸附材料储氢材料。
化学吸附材料利用化学吸附反应来将氢气储存于材料中。
与物理吸附相比,化学吸附通常能够获得更高的存储密度和更低的操作压力,因此备受关注。
目前,主要包括金属有机框架材料(MOFs)、共价有机框架材料(COFs)等化学吸附材料被认为是较为有潜力的储氢材料。
这类材料在反应动力学和循环稳定性等方面仍存在一定挑战,需要进行进一步的研究。
未来,通过合理设计材料结构、优化反应条件、探索新型催化剂等手段,有望开发出更为高效的化学吸附储氢材料。
最后是氢离子导体储氢材料。
氢离子导体利用固体氧化物或氟化物来传递氢离子,实现氢气的储存和释放。
这种方式能够在较低的温度和压力下实现高效储氢,且具有较高的安全性,因此备受关注。
储氢材料发展现状
储氢材料发展现状储氢是实现氢能利用的重要环节之一,储氢材料的发展一直受到人们的关注。
目前,储氢材料的发展现状主要体现在以下几个方面:首先,无论是实验室研究还是工业应用,储氢材料的种类在不断丰富和更新。
目前常见的储氢材料包括金属氢化物、碳基材料和化合物。
金属氢化物具有高储氢容量和较高的储氢速率,但存在着循环储氢质量损失的问题;碳基材料具有良好的储氢性能和可再生性,但储氢容量较低;化合物具有较高的储氢容量和较低的储氢温度,但存在着稳定性和实用性等问题。
此外,还有许多新型材料出现,如金属有机框架、纳米材料等。
其次,储氢材料的储氢性能在不断提升。
为了提高储氢材料的储氢容量和储氢速率,人们采取了多种方法。
一方面,通过改变材料的结构、晶格和表面等性质,提高储氢材料的储氢容量和储氢速率。
另一方面,人们还探索了新型储氢材料,如金属有机框架和纳米材料等。
这些新材料具有较高的储氢容量和较低的储氢温度。
再次,储氢材料的应用逐渐扩展。
储氢材料主要应用于氢能源、新能源汽车和储能等领域。
随着氢能源的发展,储氢材料的应用也在逐渐扩展。
新能源汽车是储氢材料应用的主要领域之一,储氢材料被用于储存和释放车载氢气燃料。
此外,储氢材料还可以用于储能系统,实现电力的储存和输出。
最后,储氢材料的商业化进展缓慢。
尽管储氢材料的发展取得了一定的进展,但其商业化应用仍然面临诸多挑战。
一方面,储氢材料的成本较高,限制了其商业化的推广。
另一方面,储氢材料的循环寿命、安全性和稳定性等问题仍然存在,需要进一步研究和解决。
综上所述,储氢材料的发展现状明显改善,在储氢容量、储氢速率和应用领域等方面取得了一定的进展。
然而,仍然需要进一步深入研究和努力以实现储氢材料的商业化应用。
储氢材料综述
储氢材料研究现状与发展趋势xxx摘要: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,如金属储氢(镁基储氢、Fe-Ti基储氢、金属配位氢化物、钒基固溶体型储氢)、碳基储氢、有机液体储氢等材料,比较了各种储氢材料的优缺点,并指出其发展趋势。
关键字:储氢材料,储氢性能,金属储氢,碳基储氢,有机液体储氢。
1.引言氢原料来源广泛、无污染且能量转换效率高,是解决未来清洁能源需求问题的首选新能源之一。
氢是宇宙中含量最丰富的元素之一。
氢气燃烧后只产生水和热,是一种理想的清洁能源。
氢能利用技术,如氢燃料电池和氢内燃机,可以提供稳定、高效、无污染的动力,在电动汽车等领域有着广泛的应用前景。
由于氢能技术在解决人类面临的能源与环境两大方面的重大作用,国内外对氢能技术都有大量资金投入,以加快氢能技术的研发和应用。
氢能作为一种储量丰富、来源广泛、能量密度高的绿色能源及能源载体,正引起人们的广泛关注。
氢能的开发和利用受到美、日、德、中、加等国家的高度重视,以期在21世纪中叶进入氢能经济(hydrogeneconomy)时代。
氢能的利用需要解决三个问题:氢的制取、储运和应用,而氢能的储运则是氢能利用的瓶颈。
氢在正常情况下以气态形式存在、密度最小、且易燃、易爆、易扩散,这给储存和运输带来很大困难。
当氢作为一种燃料时,必须具有分散性和间歇性使用的特点,因此必须解决储存和运输问题。
储氢和输氢技术要求能量密度大(包含质量储氢密度和体积储氢密度)、能耗少、安全性高。
当氢作为车载燃料使用(如燃料电池动力汽车)时,应符合车载状况的要求。
对于车用氢气存储系统,国际能源署(IEA)提出的目标是质量储氢密度大于5wt%,体积储氢密度大于50kgH2/m3,并且放氢温度低于423K,循环寿命超过1000次;而美国能源部(DOE)提出的目标是到2010年质量储氢密度不低于6wt%,体积储氢密度大于45kgH2/m3;到2015年上述指标分别达9wt%和81kgH2/m3;到2010年车用储氢系统的实际储氢能力大于3.1kg(相当于小汽车行使500km所需的燃料)。
稀土储氢材料的现状及进展与趋势
使合金表面形成新的化合物。
其它表面处理方法——对成型负极的处理
(联氨+强碱、有机酸、电镀、热充电、表面活性剂。)
稀土储氢材料技术
表面处理方法对AB5型储氢合金电极的影响
表面处理方法 包覆膜 化学还原及碱液 作用 改善合金的导电导热性能,增强合金的抗氧化能 力,减少充放电循环过程中合金粉化。 表面形成富镍层,提高合金电极的电催化活性、 放电容量及快速放电能力,同时改善循环寿命。
目前,国内外稀土系储氢合金主要产品
为LaNi5型,全球稀土储氢合金的年产量 大约为3万吨。 2005年以来,中国稀土储氢材料和镍氢电池的产量超过日本,
储氢合金产量占全球产量的60%以上,成为全球最大的生产国。目
前全国有10余家储氢合金生产企业,产能约2.4万吨。2009年我国 储氢合金产量1.75万吨,比2008年(1.73万吨)增加1.16%。国内
稀土储氢材料发展趋势
预计2010年之后,电动汽车及相关MH-Ni动力电池产品的市
场需求将迎来一个快速增长的时期。我国计划到2012年,国内有 10%(约100万辆)新生产的汽车是节能与新能源汽车。按144V/
(6.5A·h)镍氢动力电池组(240节电池)计算,每个电池组需
要贮氢合金7Kg。装备100万辆电动汽车需要贮氢合金7000吨,年 产值为10亿元人民币。 我国是全球Cd/Ni电池的制造中心和最大出口国。近几年
与传统LaNi5型储氢合金相比,具有成本低、功率和低温放电性能好 的特点,有望作为镍氢电池新一代的储氢负极材料。
L8 L15 L17
LaNi 5 相(灰色区域)、 La 3 Ni 13 B 2 相(白色区域)和( Fe,Ni )相 (黑色区域),在(Fe,Ni)相的边缘存在富集的Ni。
2024年镁基储氢材料市场发展现状
2024年镁基储氢材料市场发展现状1. 引言镁基储氢材料作为一种重要的能源储存材料,具有高储氢容量、快速充放电速度和良好的安全性等优点。
近年来,随着清洁能源的发展和环境保护意识的日益增强,镁基储氢材料市场逐渐兴起。
本文将介绍镁基储氢材料市场的发展现状及未来趋势。
2. 镁基储氢材料的分类镁基储氢材料主要分为二次反应型和原位反应型两种。
二次反应型镁基储氢材料是指在储氢过程中,镁与其他物质反应形成储氢化合物;原位反应型镁基储氢材料则是指镁本身作为储氢剂直接参与反应。
根据不同储氢温度和压力要求,还可以将镁基储氢材料进一步分为高温储氢材料和常温储氢材料。
3. 镁基储氢材料市场现状3.1 市场规模目前,镁基储氢材料市场规模相对较小,但呈现出快速增长的趋势。
镁基储氢材料被广泛应用于储氢电池、燃料电池、氢气发生器等领域。
随着新能源汽车的快速发展,镁基储氢材料市场有望迎来更大的机遇。
3.2 技术进展近年来,镁基储氢材料的研发取得了一系列突破性进展。
研究人员通过优化材料结构和改进储氢反应方式,提高了镁基储氢材料的储氢效率和循环稳定性。
此外,一些新型的镁基储氢材料如金属有机框架材料(MOFs)和纳米材料等也被广泛研究。
这些技术进展有助于提升镁基储氢材料的性能,推动市场的发展。
3.3 市场驱动因素镁基储氢材料市场的发展受到多个因素的驱动。
首先,环境保护政策的支持促进了清洁能源的发展,进而推动了镁基储氢材料市场的增长。
其次,镁基储氢材料具有高储氢容量、快速充放电速度和良好的安全性等优点,符合新能源汽车的需求。
此外,镁基储氢材料的研发进展和成本降低也为市场提供了增长动力。
4. 镁基储氢材料市场前景4.1 发展机遇随着清洁能源的推广和新能源汽车市场的发展,镁基储氢材料市场将迎来更大的机遇。
镁基储氢材料的高储氢容量和快速充放电速度,使其成为理想的能源储存材料。
此外,镁基储氢材料的研发进展和成本降低将进一步推动市场的发展。
4.2 挑战与对策尽管镁基储氢材料具有广阔的市场前景,但仍面临一些挑战。
储氢材料发展现状
储氢材料发展现状储氢材料的发展现状近年来,储氢技术的发展取得了重要的突破。
储氢材料作为储存氢气的关键组成部分,其研究和开发也取得了一系列进展。
目前,储氢材料主要分为物理吸附储氢材料和化学吸附储氢材料两种类型。
物理吸附储氢材料通常是多孔材料,如活性炭、金属有机骨架材料(MOFs)和纳米复合材料等。
这些材料能够通过孔隙结构将氢气分子吸附在表面上,从而储存氢气。
而化学吸附储氢材料则是指能够与氢气发生化学反应,形成化合物,并将氢气储存在其中的材料,如氢化物和过渡金属储氢材料等。
在物理吸附储氢材料方面,金属有机骨架材料是当前的研究热点之一。
金属有机骨架材料具有高比表面积、可调控的孔隙结构和良好的化学稳定性,能够在相对较低的温度和压力下实现高密度的氢气吸附。
同时,研究人员还通过掺杂、合金化和表面修饰等手段来提高金属有机骨架材料的储氢性能。
化学吸附储氢材料方面,储氢反应的研究成果也较为丰富。
一些过渡金属储氢材料如镁合金和铁钯合金能够将氢气储存为氢化物,并在需要时释放出氢气。
此外,研究人员还探索了新型的储氢反应途径,如储氢光催化、储氢电催化和储氢阴离子交换等新技术。
虽然储氢材料的发展取得了一定程度的进展,但仍面临一些挑战。
首先,物理吸附材料在高温和高压条件下的储氢性能有待进一步提高。
其次,化学吸附材料的反应动力学和循环稳定性仍需改进。
此外,储氢材料的成本和可持续性也是制约其应用的因素,需要更多的研究和开发。
综上所述,储氢材料作为储氢技术的核心组成部分,其发展现状正朝着高效、兼容性和可持续性的方向不断前进。
未来,通过进一步研究和创新,相信储氢材料的性能将得到进一步提升,并广泛应用于能源存储和氢能领域。
稀土储氢材料的应用现状与发展前景
结论
综上所述,稀土储氢材料作为一种优秀的储能材料,具有广泛的应用前景和 发展潜力。本次演示介绍了稀土储氢材料的基本原理、应用现状以及未来发展的 机遇与挑战。随着科学技术的不断进步和政策支持的不断加强,稀土储氢材料的 研究和应用将进一步拓展和深化。未来,我们需要加强稀土储氢材料的性能研究 和优化,以满足不同领域的需求,并推动其产业化和规模化发展为全球范围内的 能源储存和环保事业作出贡献。
稀土储氢材料的未来发展
1、技术进步带来的发展机遇
随着科学技术的不断进步,稀土储氢材料的研究和应用也将不断深入。未来, 稀土储氢材料将面临以下技术挑战:一是提高储氢密度和安全性;二是优化吸放 氢条件和循环寿命;三是降低制造成本和能耗。针对这些挑战,未来的研究将着 重于开发新型的稀土储氢材料以及优化现有材料的性能。同时,随着3D打印技术 的不断发展,未来的研究还将探索如何利用该技术制造更加复杂和高效的稀土储 氢设备。
稀土储氢材料的应用现状
1、石油和天然气开采
在石油和天然气开采领域,稀土储氢材料的应用主要体现在提高开采效率和 降低成本方面。利用稀土金属或合金在一定条件下吸收天然气中的氢气,形成稳 定的金属氢化物,可以有效地去除天然气中的水分和杂质,提高天然气的纯度和 品质。同时,在需要时,通过加热或降低压力的方式释放氢气,又可以作为能源 来驱动开采设备和生产工艺。
谢谢观看
4、建筑与环保
在建筑与环保领域,稀土储氢材料的应用主要体现在以下几个方面:一是作 为能源供应,为建筑物的供暖和供电提供可持续的能源;二是作为储存介质,储 存太阳能、风能等可再生能源,以备不时之需;三是作为环保材料,用于处理和 储存有害气体,如甲醛、一氧化碳等。例如,利用稀土金属配合物作为环保材料, 可以有效地将室内空气中的有害物质吸收和转化为无害物质。
新型储氢材料的研究进展及应用前景
新型储氢材料的研究进展及应用前景储氢技术作为一种新型的充能方式,可以实现快速充电和长时间行驶,逐渐被人们所重视。
然而,传统的氢气储存技术受制于氢气的极低密度和高压要求,使得安全性、便携性和储氢能力局限。
因此,新型储氢材料的研究被认为是解决储氢技术问题的有效途径。
一、新型储氢材料的分类新型储氢材料主要包括金属储氢材料、非金属储氢材料和杂化储氢材料三类。
金属储氢材料根据其反应原理可分为物理吸附型、化学吸附型和合金型储氢材料。
非金属储氢材料则主要包括石墨烯、多孔氮化碳等。
杂化储氢材料则将金属和非金属材料的优势结合起来,提高储氢效率。
二、新型储氢材料的研究进展1. 物理吸附型储氢材料物理吸附型储氢材料一般利用金属有机骨架材料(MOFs)和多孔杂化有机物(POSS)收集氢分子。
其中MOFs具有极高的表面积和孔隙度,可以快速吸附氢气,并且在适当的温度和压力下释放。
目前已经开发出多种具有优秀吸附能力的MOFs,如UiO-66、DUT-49等。
2. 化学反应型储氢材料化学反应型储氢材料则通过将氢和金属反应产生化学键,形成氢化金属储氢材料。
这种储氢方式可以将氢储存在高密度的材料中,但需要一定的温度和压力才能进行。
例如,La-Mg-Ni合金和MgH2等储氢材料具有高储氢密度和良好的循环稳定性。
3. 非金属储氢材料非金属储氢材料可以通过化学修饰和空间构造实现高效储氢。
石墨烯因其高表面积和优异的导电性能,在材料领域中得到广泛应用。
近年来,石墨烯与其他非金属材料的复合体不断涌现,例如石墨烯/氮化碳复合材料和石墨烯/硫化氢复合材料,这些材料的储氢性能也在逐步提高。
三、新型储氢材料的应用前景目前,新型储氢材料已经在多个领域得到应用,例如能源储备、氢燃料电池以及钢铁冶炼等。
其中最有潜力的领域之一是氢燃料电池汽车。
由于储氢能力的提高和材料的适用性不断增强,氢燃料电池汽车的市场前景持续向好。
此外,新型储氢材料也可应用于环保领域,例如将二氧化碳转化为有用气体等。
储氢材料研究现状和发展前景
储氢材料研究现状和发展前景储氢材料是一种能够高效存储氢气的材料,被广泛研究和应用于氢能源领域。
目前的研究主要集中在晶态材料、多孔材料和复合材料等方面,以提高储氢能力和降低储氢成本。
随着氢能源的发展,储氢材料的研究也呈现出广阔的发展前景。
晶态材料是目前研究储氢材料的重要方向之一、晶态材料具有高储氢容量和快速的吸附/解吸氢气的能力。
例如,金属有机框架材料(MOFs)和多金属氰化物(i.e.,碱金属氨基化物)等晶态材料具有高表面积、多孔结构和可调控的孔径尺寸,使得它们具有优异的储氢性能。
此外,通过掺杂和合金化等方法,可以进一步提高晶态材料的储氢性能。
然而,晶态材料在实际应用中面临的挑战是储氢热力学平衡问题和反应动力学问题。
多孔材料也是重要的储氢材料研究领域。
多孔材料具有大的比表面积和丰富的孔隙结构,可用于吸附和贮存氢气。
其中,碳材料(如活性炭、石墨烯和碳纳米管)和金属有机骨架材料(MOFs)被广泛研究和应用于储氢领域。
多孔材料的优点包括较高的储氢容量、可调控的孔径尺寸和较低的储氢温度等。
然而,在实际应用中,多孔材料的储氢性能受到其孔隙结构和孔径尺寸的限制。
复合材料是一种通过将不同种类的材料结合使用来提高储氢性能的方法。
例如,金属氢化物与多孔材料的复合材料可以实现高储氢容量和快速的吸附/解吸氢气。
此外,通过纳米技术和界面工程等手段,可以进一步提高复合材料的储氢性能。
然而,复合材料的制备和稳定性等问题仍然是该领域的研究重点。
储氢材料的研究发展前景广阔。
随着对可再生能源的需求日益增加,氢能源作为一种清洁、高效的能源形式得到了广泛关注。
储氢材料作为氢能源存储的关键技术,其研究发展将对氢能源的实际应用起到重要作用。
未来的研究方向包括材料合成和制备技术的改进、储氢机理的深入研究以及储氢材料与储氢系统的耦合研究等。
此外,发展高效、可持续的储氢材料也是该领域亟待解决的问题。
总的来说,储氢材料的研究前景非常广阔,并有望为氢能源的广泛应用提供支持。
浅议储氢材料的发展现状与研究前景
浅议储氢材料的发展现状与研究前景1. 引言1.1 储氢材料的重要性储氢材料是一种能够吸附、存储和释放氢气的材料,具有在氢能源领域中广泛应用的潜力。
随着氢能源的不断发展和应用,储氢材料的重要性日益凸显。
储氢材料可以解决氢能源的存储和运输难题,提高氢能源的利用效率。
储氢材料可以帮助稳定能源供应,并促进清洁能源的普及和可持续发展。
储氢材料还可以降低氢能源的成本,促进氢能源技术的商业化应用。
加强对储氢材料的研究与开发,具有重要的战略意义和实用价值。
通过不断探索和优化储氢材料,可以推动氢能源产业的发展,实现能源结构的转型和升级,促进人类社会的可持续发展。
1.2 研究背景随着全球能源需求的不断增长和传统化石能源日益枯竭,寻找替代能源已经成为全球范围内的重要课题。
氢能作为一种清洁、高效的能源形式,备受人们关注。
而储氢技术则是氢能利用的关键之一。
储氢材料作为储存氢气的主要载体,其性能直接影响着氢能的利用效率和可靠性。
在过去的几十年里,科学家们在储氢材料领域取得了长足的进展。
各种不同类型的储氢材料被提出并进行了广泛的研究,包括吸附材料、化学反应材料、金属氢化物、金属有机框架等。
这些材料以其独特的物理和化学性质,为实现高效储氢提供了可能。
然而,目前仍然存在着许多挑战和障碍,如储氢速率、循环稳定性、吸附/解吸温度等方面的限制。
因此,进一步深入研究和开发新型高效的储氢材料具有重要的意义。
通过不断探索和创新,相信储氢材料领域将迎来新的突破和进步,为氢能技术的发展做出更大贡献。
2. 正文2.1 储氢材料的分类储氢材料可以根据其储氢机理和结构特征进行分类,目前主要包括物理吸附储氢材料和化学储氢材料两大类。
物理吸附储氢材料主要通过吸附氢气分子在材料表面上进行储氢,其特点是吸附和解吸过程相对简单,但储氢容量相对较低。
常见的物理吸附储氢材料包括各种多孔材料,如金属有机框架材料、碳纳米管和氧化物等。
化学储氢材料则是通过与氢气进行化学反应形成化合物来储氢,其储氢容量相对较高,但储氢和释氢的过程可能比较复杂。
储氢合金的制备技术及发展与现状综述
储氢合金的制备技术及开展与现状摘要:氢能是人类未来的理想能源。
一是因它具有较高的热值;如燃烧1kg的氢气可产生1.2 5x106kJ的热量,相当于3kg汽油或4.5kg焦碳完全燃烧所产生的热量。
再是氢资源丰富;我们知道,地球外表接近3/4是被水覆盖的,水中含氢量到达11.1%(虽然目前工业上主要是分解一些简单的有机物如甲烷来制得氢,但以后有可能通过分解水来制得氢)。
而其最大的优点是燃烧后的产物是水,不会产生环境污染的问题。
储氢材料(hydrogen storage material)是能可逆地吸收和释放氢气的材料。
就储氢材料的开展方向而言,大致可分为碳系列储氢材料和金属合金系列储氢材料。
本文主要讲述储氢合金材料的制备〔如Mg-RE-Ni系储氢合金〕、现状及开展。
关键词:储氢合金材料制备技术现状开展1、储氢合金分类迄今为止,人们对许多金属和合金的储氢性质进展了系统研究,现已开发出稀土系、钛系、锆系和镁系等几大类。
典型的储氢合金一般由A、B两类元素组成,其中,A是容易形成稳定氢化物的金属,如Ti、Zr、Ca、Mg、V、Nb、稀土等,他们控制着储氢合金的储氢量,与氢的反响为放热反响;B是难于形成氢化物的金属,如Ni、Fe、Co、Mn、Cu、Al、Cr等,他们控制着储氢合金吸放氢的可逆性,起调节生成热与金属氢化物分解压力的作用,氢溶于这些金属时为吸热反响。
A、B两类元素按照不同的原子比组合起来,就构成了集中典型的储氢合金,如:AB5型稀土系、AB2型Laves相系、AB型钛系和A2B型镁系等2、储氢合金的制备储氢合金的制备方法对其性能有着重要的影响,各种类型的合金也有不同的制取方法,其中包括感应熔炼法、电弧熔炼法、粉末烧结法、机械合金化法、置换扩散法和燃烧合成法等。
一下简单介绍几种制备方法2.1、感应熔炼法通过高频电流流经水冷铜线圈后,由于电磁感应使金属炉料产生感应电流,感应电流在炉料中流动并产生热量,从而使金属炉料被加热和熔化。
浅议储氢材料的发展现状与研究前景
浅议储氢材料的发展现状与研究前景储氢技术是指将氢气储存在固体、液态或气态的物质中,以便将来使用。
储氢技术是氢能应用的关键环节之一,具有重要的应用前景。
目前储氢材料的研究与应用还存在许多挑战,以下将从储氢材料的发展现状与研究前景两方面进行浅议。
一、发展现状目前,主要的储氢材料可以分为四类:吸氢合金、化学吸附剂、物理吸附剂和固态氢贮存材料。
吸氢合金是指通过合金化将氢气吸附在固体中,其具有高储氢密度和快速充放氢速度的优势,但需要提高材料的吸氢量和降低制备成本。
化学吸附剂是指在化学反应中通过物理吸附或化学吸附方式将氢气吸附在固体表面,其具有储氢能力强、反应速度快的特点,但需要提高其吸附、脱附温度和降低毒性。
物理吸附剂是指通过物理吸附将氢气储存在微孔结构中,具有储氢速度快、成本低的优势,但需要提高吸附平衡压力和温度。
固态氢储存材料是指储氢量高、充放氢速度快、安全性高的固态材料,但需要提高材料的吸氢速度和循环稳定性。
在各种类型的储氢材料中,吸氢合金是当前研究和应用比较广泛的一类。
在实际应用中,人们主要关心的是储氢材料的储氢容量、充氢速度和循环稳定性。
目前,许多研究机构和企业都在加大对储氢材料的研究力度,推动储氢材料技术的发展。
美国能源部在储氢材料的研究上进行了大量资金投入,推动了储氢材料技术的发展。
许多国际知名企业也投入了大量资金和人力资源在储氢材料的研究和开发上,推动了储氢材料技术的商业化进程。
二、研究前景储氢材料的研究前景非常广阔,主要包括提高储氢容量、充氢速度和循环稳定性,降低成本和提高安全性等方面。
在提高储氢容量方面,可以通过材料结构设计和合金化等方式来提高储氢材料的吸氢量。
通过设计合理的微孔结构和合金材料,可以提高储氢材料的表面积和储氢活性,从而提高储氢容量。
可以通过合金化等手段来提高材料的吸氢量,将过渡金属元素掺杂到储氢材料中,可以提高其储氢容量。
在提高充氢速度方面,可以通过改善储氢材料的结构和优化充氢工艺来提高充氢速度。
储氢材料的制备及其应用研究
储氢材料的制备及其应用研究储氢是一种可持续能源的实现方式,但是需要配合着储氢材料的使用。
目前,有许多种储氢材料,其中最成熟的是金属储氢材料。
然而,金属储氢材料受到存储过程中重量增加和温度控制等问题的制约,因此研究储氢材料也成为了一个热点领域。
1. 储氢材料的制备储氢材料的制备方法多种多样,例如化学气相沉积、机械合成、溶剂热法等。
其中,有机溶剂热法是一种比较常用的制备方法。
这种方法可以得到高质量的储氢材料,并且在催化剂的帮助下,制备储氢材料的效果会更好。
另一种常用的制备储氢材料的方法是固态反应法。
这种方法以氢化物和气态的卤素或相应的有机物为起始原料,进行固态反应,制备出储氢材料。
固态反应法可以制备出一些低储氢温度、高储氢量、稳定性较好的储氢材料,对于储氢材料的研究具有重要意义。
2. 储氢材料的应用储氢材料的应用包括储能、储氢等。
储能是一种广泛应用于石化、医疗、信息、光伏等领域的技术,它可以降低能源的浪费,提高能源的利用效率。
而储氢则是一种应用领域较窄,但具有极高科研价值和潜在价值的技术。
在该技术未被广泛应用之前,需要进行严密的科学研究、开发和推广。
当前,储氢材料的发展主要集中在研究提高储氢效率、延长储氢时间和控制升温等方面。
其中,提高储氢效率是储氢材料研究的主要目标。
而控制储氢升温则是目前发展储氢技术的主要难点之一。
3. 储氢材料的未来发展随着环保意识的提高和可持续能源的追求,储氢技术将越来越受到人们的关注。
因此,储氢材料的未来发展前景广阔。
目前,研究人员正致力于开发更高效、更稳定、更深入的储氢材料。
未来,随着储氢材料的研究深入,可能会产生一些新的“黑科技”。
例如,利用储氢技术开发无人机、飞行器等装置,这意味着未来可能会有越来越多的科技产品使用储氢技术。
此外,储氢材料也可能在其他领域应用。
例如,储氢材料作为重要的数据记录材料,可以在计算机、移动设备等领域得以应用。
随着科技的不断发展,储氢材料的应用前景将会越来越广阔,会带来巨大的经济效益和社会效益。
浅议储氢材料的发展现状与研究前景
浅议储氢材料的发展现状与研究前景储氢材料是指可以将氢气吸附、存储并释放出来的材料,广泛应用于氢燃料电池、氢能源储备等领域。
目前,常见的储氢材料包括金属氢化物、纳米材料、多孔材料等。
这些材料存在着吸附量不高、释放速率慢、稳定性差等问题,制约了其在实际应用中的发展和利用。
如何提高储氢材料的吸附量、释放速率和稳定性,成为了当前储氢材料研究的重要方向之一。
关于储氢材料的发展现状。
目前,金属氢化物是最具潜力的储氢材料之一。
金属氢化物具有高容量、可逆性好、储氢密度高等优点,因此成为了储氢材料研究的主要对象之一。
纳米材料和多孔材料也受到了广泛的关注。
纳米材料具有比表面积大、储氢速率快等优点,多孔材料则具有孔隙结构,利于氢气的吸附和释放。
这些材料在储氢领域具有广阔的应用前景。
关于储氢材料的研究前景。
目前,随着材料科学、纳米技术、化学工程等领域的不断发展,储氢材料研究取得了一系列重要进展。
未来,储氢材料的研究前景将主要体现在以下几个方面:利用新材料科学理论和计算模拟技术,设计和发现具有高吸附量和快速释放能力的储氢材料。
近年来,借助于第一性原理计算和密度泛函理论等方法,研究人员在金属氢化物和纳米材料方面取得了许多重要成果,这为未来新材料的设计和发现提供了重要的理论基础。
利用纳米技术和多孔材料技术,改善和提升储氢材料的性能。
纳米技术可以有效地提高材料的比表面积和储氢速率,多孔材料则可以通过合理设计孔隙结构,提高材料的吸附量和稳定性。
纳米技术和多孔材料技术将成为未来储氢材料研究的重要方向之一。
结合储氢材料和储氢系统的研究,实现储氢技术的商业化应用。
储氢系统包括储氢材料、吸附/解吸动力学、稳定性和再生性等多个环节,综合研究储氢系统,可以为实现储氢技术的商业化应用提供重要的支撑和保障。
制氢储氢材料的研究与应用
制氢储氢材料的研究与应用随着能源需求的不断增加,化石燃料资源的逐渐枯竭,氢能作为一种清洁、高效、可再生的能源备受关注。
制氢和储氢技术是氢能利用的重要环节,而制氢储氢材料的研究与应用则是实现氢能利用的重要途径。
一、制氢储氢技术的现状和挑战目前,主要的制氢技术包括热解法、电解法、化学反应法等。
热解法是以天然气等为原材料,经高温热解得到氢气。
然而,热解法存在着能量消耗大、产氢成本高等问题,限制了其在大规模应用中的发展。
电解法则是利用电能分解水分子得到氢气,但是电解需要大量电能,因此其成本较高。
化学反应法是通过化学反应得到氢气,如甲醇重整法、氨解离法等,但存在体积大、储存时间短等问题。
储氢技术也面临着诸多挑战。
传统的气态储氢需要高压容器,体积大、重量重、安全问题难以解决。
固态储氢则需要储氢材料具有高储氢密度、良好的热力学稳定性和快速的吸放氢动力学等特点,而目前固态储氢材料的商业化程度较低,远未达到实际应用的要求。
二、制氢储氢材料的研究进展随着新材料的不断涌现,制氢储氢材料的技术也得到了快速发展。
下面列举几种常见的制氢储氢材料:1. 金属氢化物金属氢化物具有高储氢密度、低温下储氢性能优良等特点,具有很大潜力。
目前研究中的主要金属氢化物包括镁氢化物、钛氢化物、铝氢化物等。
2. 碳基材料碳基材料具有储氢性能理论储氢密度高、安全性好等特点,在将来可能成为一种重要的储氢材料。
目前的研究主要集中在碳纳米管、碳纳米材料等方面。
3. 金属有机框架材料金属有机框架材料是一种新兴的氢储存材料,具有高比表面积、可控的结构、储能系数高等优点。
近年来,国内外的研究机构也纷纷投入了大量研究资源。
以上几种制氢储氢材料都各有特点,但在应用中还存在诸多挑战。
例如金属氢化物需要高温高压条件下才能释放氢气,且循环性能欠佳;碳基材料储氢性能虽然理论上优越,但实际上还存在技术难题等。
三、应用前景与问题在未来氢能产业的建设中,制氢储氢材料是至关重要的一环。
新型氢存储材料的制备与应用
新型氢存储材料的制备与应用氢气是一种绿色和高效的能源,它在用于汽车、照明、加热和冷却等方面具有广泛的应用前景。
固态氢贮存是氢气应用和转化的主要挑战之一,因为它需要高效、便携和安全的氢储存材料。
但是,目前的氢储存技术存在一些限制,如存储能力有限、重量过大和安全性差等问题。
新型氢存储材料的研发能够解决这些问题,并为氢气应用开辟新的前景。
一、氢存储材料的现状氢气可以存储在压缩氢气容器中或吸附在催化剂或多孔材料中。
然而,存储氢气的常规方法存在许多问题。
压缩氢气容器体积大、重量重、燃爆风险高,而吸附催化剂需要较高的温度和压力,并不能满足大规模的氢贮存需求。
由于固态氢储存具有高能量密度、低体积、绿色、可再生和可持续的优点,因此受到众多研究者的关注。
固态氢储存技术主要应用于金属氢化物、碳纳米管和多孔材料等领域。
金属氢化物是一种有效的氢储存材料,由于它们具有高的氢储存容量和独特的吸附性能,已被开发并被广泛应用。
碳纳米管是一种新型的氢存储材料,它由纳米级的碳分子组成,并具有优异的表面活性和储氢能力。
多孔材料,如金属有机骨架和纳米孔炭材料,具有高比表面积、孔结构可调节、高孔容量和特异性等特性,可被用于氢储存和转化。
二、新型氢存储材料的研发为了开发高效、便携、安全且可持续的固态氢储存材料,研究者已经采取了许多方法,包括化学方法、物理方法和逆向工程等。
其中,化学方法是最常用的方法,它包括溶剂热合成、机械球磨、气相沉积和电化学沉积等技术。
溶剂热合成是一种较为常用的化学合成方法,它通过在有机溶液中添加反应物并在高温高压条件下进行反应,制备纳米级金属氢化物。
机械球磨技术可以通过球磨机制造高质量的金属氢化物,该技术可以在常温和大气压下进行,具有简单、易操作和可扩展性的优点。
气相沉积是一种用于制备碳纳米管和纳米孔炭材料的方法,它通过加热化学前体,在高温下进行反应,制备高质量的纳米材料。
电化学沉积是一种用于制备金属氢化物和多孔金属材料的方法,它通过在电极表面沉积金属离子或有机分子,制备合成纳米级材料。
2023年储氢材料行业市场发展现状
2023年储氢材料行业市场发展现状当前,储氢材料行业面临着巨大的发展机遇和挑战。
随着能源需求的不断增长和环境污染问题的加剧,储氢技术逐渐成为了可持续能源发展的重要手段之一。
同时,全球各国政府也加大了对储氢技术的投入,推动储氢材料市场的快速发展。
以下是储氢材料行业市场发展现状的详细分析。
一、产业链概述储氢材料产业链主要包括储氢材料的研发、制造、应用和销售。
研发是储氢材料产业链的第一环节,决定着储氢材料行业的技术水平和市场竞争力。
制造是储氢材料产业链的核心环节,包括储氢材料的原材料采购、压制、成品制造等。
应用和销售是储氢材料产业链的最终环节,决定着储氢材料的市场需求和销售情况。
二、市场发展现状(一)市场规模目前,全球储氢材料市场规模约为50亿美元左右,预计到2025年将达到180亿美元以上。
随着全球新能源交通和能源储备应用的推广,储氢材料市场规模将持续增长。
(二)储氢材料类型目前,主流的储氢材料主要包括金属、合金、碳材料、硼氢化物、氢吸附材料等。
金属和合金储氢材料具有高的储氢密度和良好的稳定性,但成本较高;碳材料储氢材料成本相对较低,但储氢密度和储氢速度较低;硼氢化物和氢吸附剂储氢材料储氢效率相对较高,但存在储氢放出速度慢、容重大等问题。
(三)应用领域目前,储氢材料主要应用于新能源汽车领域、航空航天领域、电力储能领域。
其中新能源汽车领域是最大的应用领域,占据了储氢材料市场的绝大部分份额。
(四)市场主要地区目前,储氢材料行业的发展主要集中在北美、欧洲和亚太地区。
北美地区是全球最大的储氢材料市场,占据了全球市场的近三分之一份额;欧洲地区是全球技术最为发达的储氢材料市场之一;亚太地区是全球最快速的储氢材料市场之一,中国、日本、韩国等亚太地区国家已经投入大量资金,推动储氢技术的发展。
三、发展趋势与展望随着储氢技术的发展和应用越来越广泛,市场竞争也将越来越激烈。
未来,储氢材料市场将呈现以下几个发展趋势:(一)储氢材料技术不断创新升级,储氢密度、反应速度等性能将得到提升。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
储氢材料的发展现状、应用与制备摘要:能源危机和开发新能源一直是人类发展进程中相互依赖和相互促进的两个重要因素。
为了保护环境,开发新能源,可以利用太阳能、地热、风能及海水等。
其中,氢能是人类未来的理想能源,它是一种高能量密度、清洁的能源,是最有吸引力的能源形式之一,具有热值高、资源丰富、干净、无毒、无污染等特性。
而氢的贮存和运输一直是个技术难题,由于制造液氢的设备费用很高,液化时又要消耗大量的能量,氢气和空气混合还会有爆炸的危险,因此能否利用氢气作为能源的关键是能否解决氢气的贮存和运输技术。
本文简要讲述了储氢材料的发展现状、主要应用与制备技术。
关键词:储氢材料、性质、应用、发展、制备1引言当前,人类面临着能源危机,作为主要能源的石油、煤炭和天然气由于长期的过量开采已濒临枯竭。
为了开发新能源,人们利用太阳能、地热、风能及海水的温差等,试图将它们转化为二次能源。
氢由于其优异的特性受到高度重视,首先氢由储量丰富的水做原料,资源不受限制;第二氢燃烧的生成物是水,环境污染极少,不破坏自然循环;第三,氢由于很高的能量密度;此外,氢可以储存、输送,用途十分广泛。
本文主要简述了储氢材料的基本性质、发展现状以及制备工艺。
2储氢材料的基本性质储氢材料是一种能在晶体的空隙量贮存氢原子的合金材料,具有可逆吸放氢的性质。
大多数金属合金(M)在一定的温度和压力条件下,与氢生成金属氢化→MHx+ΔH(生成热)。
物(MHx):M+XH22.1储氢材料应具备的基本条件作为储存能量的材料,储氢材料应具备以下条件:(1)易活化,氢的吸储量大;(2)用于储氢时,氢化物的生成热小;用于蓄热时生成热要尽量大;(3)在室温附近时,氢化物的离解压为203-304kPa,具有稳定的合适的平衡分解压;(4)氢的吸储或释放速度快,氢吸收和分解过程中的平衡压(滞后)小;、水分等的耐中毒能力强;(5)对不纯物如氧、氮、CO、CO2(6)当氢反复吸储和释放时,微粉化少,性能不会劣化;(7)金属氢化物的有效热导率大,储氢材料价廉;(8)吸收和释放氢的速度快,氢扩散速度大,可逆性好。
2.2影响储氢材料吸储能力的因素(1)活化处理:制造储氢材料时,因表面被氧化物覆盖及吸附着水及气体等会影响氢化反应,因此,应先对材料进行表面活化处理;(2)耐久性和中毒:当向储氢材料供给新的氢时,带入的氧、水分等不纯物在合金或氢化物粒子表面聚集,并形成氧化物等,从而导致吸储氢的能力下降;(3)储氢材料的导热性;(4)粉末化:粉末化会使装置的充填密度增高、传热效率降低、装置局部地方产生应力,造成阀门和管道阻塞;(5)滞后现象与坪域;(6)安全性储氢材料及其氢化物具有可燃性,着火点温度较低,当材料微粉化后,有粉尘爆炸的危险。
3储氢方法3.1物理法储氢技术3.1.1活性炭吸附储氢活性炭具有较高的比表面积,尤其是优质活性炭的比表面积可达2000m2/g 以上,利用低温加压可吸附储氢。
研究表明,储氢用于汽车燃机燃料时,在行驶相同距离的条件下,吸附剂储氢体系的总质量为储油体系的2.5倍,储器体积比金属氢化物储氢体系稍大一些。
3.1.2深冷液化储氢在常压和-253°C温度下,气态氢可液化为液态氢,液态的密度是气态的845倍。
液氢是航天飞机和运载火箭的重要燃料,在航天工业上具有重要的应用。
相比高压压缩储氢而言,采用深冷液化储氢,其体积能量密度高,储存容器体积小。
3.2化学法储氢技术3.2.1金属氢化物储氢某些金属或合金与氢反应后以金属氢化物形式吸氢,生成的金属氢化物加热后释放出氢气,利用这一特性就可有效地贮氢。
金属氢化物贮氢,氢以原子状态贮存于合金中。
重新释放出来时,经历扩散、相变、化合等过程。
3.2.2非金属氢化物储氢氢可与某些非金属的元素或物质相作用,构成各种非金属氢化物。
如碳氢化合物CxHy,以CH4或C7H14的形式寄存于其中,还有NH3、N2H4等氮氢化合物。
4储氢材料的功能及应用储氢合金在吸收过程中伴随着十分可观的热效应、机械效应、电化学效应、磁性变化和明显的表面吸附效应和催化作用,因此在氢提纯、重氢分离、空调、热泵、压缩机、氢汽车、催化剂和镍金属氢化物电池等方面均有广阔的前景。
4.1储氢材料在电池上的应用4.1.1镍金属氢化物电池金属氢化物-镍电池是利用储氢材料的电化学吸附氢特性及电催化活性原理制作的。
正极采用镍化合物,负极采用储氢合金M,正负极板和隔板都浸在氢氧化钾电解质溶液中构成电池。
正向反应是充电过程,负极上不断析出氢气并被储氢合金吸收生成金属氢化物,即氢化物电极储氢,逆向反应是放电过程,氢化物释出的氢又在同一电极上进行阴极氧化,电子沿导线移向正极。
当过充电时正极上生成氧,负极上消耗氧。
过放电时正极上生成氢,负极上消耗氢。
镍氢电池从正负极上的反应来看均属于固态相变,正负极都有较高的结构稳定性。
其充放电过程可以看做只是氢原子从一个电极移到另一个电极的反复过程。
以氢化物电极为负极,Ni(OH)2电极为正极,KOH水溶液为电解质组成的Ni/MH 电池的反应如下:正极:Ni(OH)2+OH-≒NiOOH+H2O+e负极:M+XH2O+Xe≒MHX+XOH-总的电极反应:M+X(NiOH)2≒MHX+XNiOOH4.1.2氢能汽车对于使用现代燃机的汽车,如稍加改造就可用氢做燃料,氢燃烧后生成的产物为水和极少量的氮氧化物,排污少。
另外,氢发动机的热效率也比汽油机高,用氢气取代汽油做汽车燃料对环保十分有利。
氢汽车是一种完全以氢气为燃料代替汽油的新型汽车,不存在环境污染问题,具有良好的发展前景,目前开发的氢能汽车主要有三种类型:利用储氢材料制成储氢罐,直接燃烧氢的储氢罐型;利用镍氢电池的电动型;一燃料电池为动力的燃料电池型。
4.1.3氢的贮存、净化和分离储氢材料最基本的应用领域就是氢气的贮存及运输。
主要的储氢方式有固定式储氢器和可移动式储氢器。
适用液氢槽车贮罐和高压氢气瓶运输或存储氢,不仅昂贵,安全措施要求很高,而且由于蒸发和泄漏不宜长期储存。
用储氢材料作介质,使氢气和储氢合金化合成固态金属氰化物来储存运输氢气,则可解决长期储存和安全运输的问题。
兼有储存和精华双重功能的储氢器与现行的氢气钢瓶,具有价格低、体积小、容量大、操作简便、不易损坏等优点,适用于电子、化工、冶金、气象等一切需要高纯氢的部门。
储氢合金的吸放氢压力随温度的升高成对数关系升高,在常温下吸入较低压力的普通氢气,在较高温度下则可释放出高压高纯度氢气。
4.1.4在能量转换中的应用金属氢化物在高于平衡分解压力的氢压下,金属与氢的反应再生成氢化物的同时,要放出相当于生成热的热量Q,如果向该反应提供相当于Q的热能,使其进行分解,则氢就会在相当于平衡分解压力的压力下释放出来,这一过程存在热-化学(氢)能变换,即为化学蓄热。
利用这种特性,可以制成蓄热装置,贮存工业废热、地热、太阳能等热能。
储氢材料在相应的低温低压下制成的氢化物,一旦加热提高其温度,即可获得高压氢。
用多种储氢材料与之匹配,还可制成多段式压缩机。
它运动安静安静,无震动,易维修,设备结构紧凑,耗电少,可利用排出的废热,组装成多段高压压缩机。
4.1.5氢催化剂储氢材料具有很高的活性,因此,它是加氢反应和脱氢反应的良好的催化剂。
此外,储氢材料在合成氨、甲烷反应等反应中均有广泛的应用。
5储氢材料的发展和研究进展随着氢能体系的出现,氢能的开发利用首先要解决的是廉价的氢源制取,其次是安全可靠的贮氢技术和输氢方法。
目前利用太阳能分解水制氢的方法多种多样,分解的太阳能转变成了高度集中的清洁能源。
就贮氢而言,方法有常压贮氢、高压贮氢、液氢贮氢、金属氢化物贮氢等。
当今各种储氢材料的结构、性能、制备和应用等方面的研究均取得大量研究成果。
5.1镁基储氢材料镁基储氢材料是非常具有应用前景的一类储氢材料,属于中温型储氢合金,吸、放氢动力学性能差,但由于其储氢量大、重量轻、资源丰富、价格便宜,被认为是最有前途的储氢合金材料,吸引了众多的科学家致力于开发新型镁基合金。
目前的研究重点主要包括:(1)元素取代:通过元素取代来降低其分解温度,并同时保持较高的吸氢量;(2)与其它合金组成复配体系,以改善其吸放氢动力学和热力学性质;(3)表面处理:采用有机溶剂,酸或碱来处理合金表面,使之具有高的催化活性及抗腐蚀性,加快吸、放氢速度;(4)新的合成方法:探索传统冶金法以外的新合成方法。
(5)提高在碱液中的耐蚀性。
5.2碳基储氢材料碳质储氢材料是指碳材、玻璃微球等吸附储氢的材料,如碳纳米管、石墨纳米纤维等它们具有优良的吸、放氢性能,已引起了世界各国的广泛关注。
在吸附储氢材料中,碳基材料由于对少量的气体杂质不敏感,且可反复使用,因而是一种非常好的储氢材料。
碳基储氢材料主要包括超级活性炭、纳米结构碳材料、碳纤维、碳化物的衍生物等。
5.3纳米储氢材料纳米材料是指一类粒度在1~100nm之间的超细材料,是介于单个原子、分子与宏观物体之间的原子集合体,是一种典型的介观体系。
由于纳米材料的比表面能高,存在大量的表面缺陷,高度的不饱和悬键,较高的化学反应活性以及自身的小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应等,从而使其具有常规尺寸材料所不具备光学、磁、电、热等特性。
纳米尺度的贮氢合金呈现出许多新的热力学和动力学特征,其活化性能明显提高,具有更高的氢扩散系统,并具有优良的吸放氢动力学性能。
5.4稀土储氢材料稀土元素位于元素周期表中的第三副族,其特殊的4f电子结构,使它具有了各种优异性能,并得到广泛应用。
它的应用遍及了国民经济中的冶金、石油、化工、光学、磁学、电子、生物医疗和原子能工业的各大领域的30多个行业。
目前已开发的合金主要由可与氢形成稳定氢化物的防热型金属(Mn、Ti、Zr、Mg、V)和难形成氢化物但具有催化活性的金属(Ni、Fe、Mn)按一定比例组成,从结构表面改性等角度进行综合改进获得可用的高性能储氢合金材料。
采用稀土储氢合金为负极材料的镍氢二次电池,与传统的镍镉电池相比较,镍氢电池具有能量密度高、耐过充、充放电能力强、无重金属镉污染等优点,广泛应用于汽车、摩托车、自行车等交通工具及笔记本电脑、传真机、数据录入器等信息化产业中。
此外,稀土储氢合金在氢气的分离提纯回收运输、热泵、空调制冷、传感器及驱动器等方面也有大量应用,但作为镍氢电池负极材料的稀土储氢合金存在着比容量低的缺点。
6 储氢材料的制备方法6.1 感应熔炼法目前工业上最常用的方法是高频电磁感应熔炼法。
感应电炉的熔炼工作原理是通过高频电流流经水冷铜线圈后,由于电磁感应使金属炉料产生感应电流,感应电流在金属炉料中流动时产生热量,使金属炉料加热和熔化。
用熔炼法制取合金时,一般都在惰性气氛钟进行,由于电磁感应的搅拌作用,溶液顺磁力线方向不断翻滚,使熔体得到充分混合而均质地熔化,易于得到均质合金。