稀土储氢材料

熔炼装置 制取合金 热处理装置 粉碎装置 性能测定装置
贮氢材料的功能
氢与金属间化合物在生成金属氢化物 和释放氢的过程中，可以产生以下功能： (1)有热的吸收和释放现象，氢可作 为一种化学能加以利用；
(2)热的释放与吸收也可作为一种热力 功能加以利用；
(3)在一密封容器中，金属氢化物所释放出 氢的压力与温度有一定关系，利用这种压 力可做机械功；
以LaNi5 为代表的稀土储氢合金被认为是 所有储氢合金中应用性能最好的一类。
优点：初期氢化容易，反应速度快，吸-放氢 性能优良。20℃时氢分解压仅几个大气压。
缺点：镧价格高，循环 退化严重，易粉化。
AB5型-LaNi5
CaCu5
Ni
La
H
r4=0.225R r8=0.414R
八面体间隙
四面体间隙
(4)金属氢化物在吸收氢过程中还伴随着 电化学性能的变化，可直接产生电能，这 就是电化学功能。
充分利用这化学、机械、热、电 四大功能，可以开发新产品；
同时，吸、放氢多次后，金属氢 化物会自粉碎成细粉，表面性能非常 活泼，用作催化剂很有潜力，这种表 面效应功能也很有开发前途
贮氢材料的功能
稀土储氢材料 的应用领域
2015-2019 年稀土储氢材料 行业市场价格专题 深度调研及未来发 展趋势研究预测报告
2011-2015 年稀土储氢材料 市场现状趋势战略 调查及供需格局分析 预测报告
谢谢
冶金工业 电子工业
航空航天 燃料电池 发动机 家庭民用
管道 氢化物箱
贮槽
1.什么是储氢材料
贮氢材料(Hydrogen storage materia在通常条件 下能可逆地大量吸收和放出氢气的特种金属材料
2.储氢合金材料的储氢原理
金属贮氢的原理在于金属(M)与氢生成金属氢化物(MHx) ： M + xH2 → MHx + H（生成热）
军事及民用
稀土储氢材料应用于国民经济中的 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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ领域的30 多个行业，但主要应用 领域是高性能充电电池—镍氢电池。
储氢材料的应用
储氢材料的其他应用
氢同位素分离 催化剂
真空绝热管 风能—热能
储能发电
5.展 望： 稀土功能材料已列入我国“十二五”期间 的战略性新型产业。由于稀土储氢材料具 有卓越的储氢性能及多方面的实用价值， 结合我国的丰富稀土资源，在我国大力进 行稀土储氢材料研究很有意义和价值。努 力建成比较完善的创新体系，培育出一批 具有世界水平的稀土专家和研究团队，取 得一批具有重大影响的创新成果，造就 一批自主知名品牌产品。使我国稀土材料的 生产技术进入世界先进水平行列。
金属与氢的反应，是一 个可逆过程。正向反应， 吸氢、放热；逆向反应， 释氢、吸热。改变温度 与压力条件可使反应按 正向、逆向反复进行， 实现材料的吸释氢功能。
3.储氢材料的种类 根据合金的成分可以分为：
镁系合金
钛系合金 稀土系合金
3.1稀土系合金
人们很早就发现，稀土金属与氢气反应 生成稀土氢化物REH2，这种氢化物加热到 1000℃以上才会分解。 而在稀土金属中加入某些第二种金属形 成合金后，在较低温度下也可吸放氢气，通 常将这种合金称为稀土贮氢合金
碱性坩埚
CaO, MgO, ZrO2, BeO和ThO2
坩埚
酸性坩埚
SiO2
中性坩埚
Al2O3, MgO· Al2O3，ZrO2· SiO2
• 4.4 贮氢合金常用原材料 • 目前常用的几种A-B型贮氢合金,一般 纯度要求在99.9%以上。
• 4.5 合金熔炼技术 • 高频感应炉，MgO坩埚 0.2%Mg Al2O3坩埚 0.18%Al ZrO2坩埚 0.05%Zr
4.稀土贮氢材料制备
2. 机械合
金化法
1. 感应熔炼法
3. 还原扩散法
6. 燃烧合成法
4. 共沉淀
还原法
5. 置换
扩散法
储氢材料制造方法及特征
制备方法 合金组织特征 方法特征
电弧熔炼法 高频感应加热法 机械合金化法 还原扩散法
接近平衡相，偏析 适于实验及少量生产 少 缓冷时发生宏光偏析 价廉，适于大量生产 纳米晶结构、非晶相、 粉末原料，低温处理 非平衡相
热扩散不充分时，组 不需粉碎，成本低 成均匀
4.1感应熔炼法
目前工业上最常用的是高频电磁感应熔 炼法。熔炼规模从几公斤至几吨不等。 缺点是耗电量大、合金组织难控制。 1.1 感应电炉的基本电路
4.2（3）坩埚内熔体温度的分布
低温区 中温区 中温区
高温区
低温区
• 4.3 感应熔炼用坩埚 • 坩埚是感应熔炼的重要组成部分，用于 装料冶炼，并起绝热、绝缘和传递能量 的作用。
稀土储氢材料
周 洁应 用 化 学
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稀土储氢材料
储氢合金材料 的储氢原理
B
什么是储氢材 料
A
稀土储氢材料
C
储氢材料的分 类
稀土储氢材料 的应用
E
D
储氢材料的制 备
氢能系统
能源 化石能源 太阳能 原子能 风能 生物质 海洋能 地热能 副产氢 微生物法 汽化 有机液 玻璃微球 制氢原料 煤 石油 天然气 水 制氢方法 蒸汽转化法 部分氧化法 煤气化法 电解法 氢 热化学循环 加压 精制 压缩 冷冻 氢化物 碳材 车辆 船舶 储氢系统 输送系统 氢的利用 化学工业