储氢合金

储氢合金

氢是一种热值很高，且对自然环境无污染的燃料。它可以通过电解水的方法产生，是一种取之不尽、用之不竭的二次能源。专家们认为，不久的将来，氢将成为一种主要的能源燃料。可是，如果没有一种方便的储存氢气的办法，氢就不可能作为普通的常规能源得到广泛应用。目前使用的储氢办法是采用高压钢瓶装压缩气态氢或用一种特制瓶装液态氢。但是这两种方法都存在耗能高、容器笨重不便、不安全等缺点，因而其应用受到限制。

储氢合金是一种能储存氢气的合金，它所储存的氢的密度大于液态氢，因而被称为氢海绵。而且氢储入合金中时不仅不需要消耗能量，反而能放出热量。储氢合金释放氢时所需的能量也不高，加上工作压力低，操作简便、安全，因此是最有前途的储氢介质。

储氢合金的储氢原理是可逆地与氢形成金属氢化物，或者说是氢与合金形成了化合物，即气态氢分子被分解成氢原子而进入了金属之中。由于氢本身会使材料变质，如氢损伤、氢腐蚀、氢脆等。而且，储氧合金在反复吸收和释放氢的过程中，会不断发生膨胀和收缩，使合金发生破坏，因此，良好的储氢合金必须具有抵抗上述各种破坏作用的能力。

正在研究和发展中的储氢合金通常是把吸热型的金属（例如铁、锆、铜、铬、钼等）与放热型的金属（例如钛、锆、镧、铈、钽等）组合起来，制成适当的金属间化合物，使之起到储氢的功能。吸热型金属是指在一定的氢压下，随着温度的升高，氢的溶解度增加；反之为放热型金属。效果较好的储氢材料，主要有以镁型、钙型、稀土型及钛型等金属为基础的储氢合金。

用钛锰储氢合金储氢，与高压氢气钢瓶相比，具有重量轻、体积小的优点。在储氢量相同时，它的重量和体积分别为钢瓶的７０％和２５％。这种储氢合金不仅具有只选择吸收氢和捕获不纯杂质的功能，而且还可以使释放出的氢的纯度大大提高，因此，它又是制备高纯度氢的净化材料。这类储氢合金可采用高频感应炉熔炼和铸造，并经高温氢气处理而制得。它的特点是比重小，储氢量大，价格低廉。在２０℃时，每克合金可吸收２２５ｃｍ３的氢，或释放１８５ｃｍ３的氢，即每１ｃｍ３的合金能储藏１１２５ｃｍ３的氢。

利用储氢合金在加热时快速释放的氢压作为机械能，可以制成压缩器。荷兰专家采用镧镍合金，制成了一种在１５～１６０℃温度下具有４～４５个大气压的无噪音静止压缩器。日本也将储氢合金应用于加压型的海水淡化过程中。

美国和日本还竞相采用储氢合金制成太阳能和废热利用的冷暖房，以及储热系统。其主要方式是采用所释放的氢的压力不同的两种储氢合金，制成加热泵。其原理是利用储氢合金在吸氢时的放热反应和释放氢时的吸热反应。此外，储氢合金还可应用于核反应堆中，作为分离重氢的材料。储氢合金由于具备许多独特的功能，它作为一种新型的能源材料，有着广泛的用途。