储氢合金的制备技术及发展与现状综述
2023年贮氢合金行业市场分析现状
2023年贮氢合金行业市场分析现状贮氢合金是一种用于储存氢气的材料,具有高储氢容量、快速氢吸附/解吸速率和良好的循环稳定性等优点,已成为氢能源技术中的重要组成部分。
贮氢合金行业市场正在迅速发展,下面对其现状进行分析。
首先,贮氢合金行业市场的需求正在不断增加。
随着氢能源技术的快速发展,人们对高效、安全、可再生的能源需求越来越高。
贮氢合金能够以高储氢容量储存氢气,并能快速吸附/解吸氢气,满足了氢能源储存与传输的需求。
因此,贮氢合金行业市场的需求呈现出快速增长的趋势。
其次,贮氢合金行业市场的发展正受到政策支持的推动。
各国政府和能源机构对氢能源技术的发展给予了重视,并提出了相关的支持政策。
例如,欧盟、日本、韩国等国家纷纷制定了以氢能源为核心的能源政策,并推动贮氢合金行业的发展。
政策的支持为贮氢合金行业提供了良好的发展环境,加速了市场的开拓和推广。
再次,贮氢合金行业市场正不断创新和突破技术瓶颈。
贮氢合金的研发和生产技术一直是行业的关键。
近年来,一些国际知名的科研机构和企业在贮氢合金领域取得了重要突破,开发出了一系列高性能的贮氢合金材料。
这些新材料具有更高的储氢容量和更好的循环稳定性,能够满足更多领域的需求。
贮氢合金行业市场正通过技术创新不断拓展应用领域,提高产品性能和竞争力。
另外,贮氢合金行业市场面临一些挑战。
首先是成本问题。
目前贮氢合金的生产成本较高,限制了其在大规模应用中的推广。
其次是安全问题。
贮氢合金虽然能够安全储存氢气,但在高温、高压等特殊环境下,还存在一定的安全风险。
这些挑战需要贮氢合金行业在技术创新、工艺改进等方面不断突破,以提高产品的安全性和经济性。
综上所述,贮氢合金行业市场正处于快速发展阶段。
需求的增加、政策支持、技术创新以及面临的挑战都在推动行业的发展。
随着贮氢合金技术的不断突破和行业的不断成熟,贮氢合金将成为未来氢能源储存与传输领域的重要解决方案之一。
储氢合金产业的发展现状和面临的问题及思考
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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。
氢储能技术发展与研究现状
氢储能技术发展与研究现状氢储能技术是指将氢气制备、储存和释放,以实现能源的高效利用和可持续发展的技术。
氢储能具有储存密度高、储存时间长、环境友好等优势,被广泛应用于交通运输、电力能源等领域。
下面将结合当前氢储能技术的发展和研究现状进行分析。
首先,氢储能技术的发展取得了显著的进展。
目前,氢燃料电池车成为人们瞩目的焦点,其续航里程和安全性已经得到了显著提高。
同时,为了提高氢燃料电池的效率和可靠性,研究人员还在探索新型催化剂、电解质膜等关键技术。
此外,氢储能技术在储氢材料、氢燃料途径等方面也有了新的突破。
例如,氢储能材料方面,研究人员正在开发新型的储氢合金、储氢材料和氢化物,以提高储氢能力和储氢速率。
在氢燃料途径方面,电解水制氢、太阳能制氢和生物制氢等技术也被广泛研究,以满足不同能源需求。
其次,氢储能技术的研究还面临一些挑战。
首先是储氢安全性问题。
氢气是可燃可爆的气体,储存和使用过程中存在安全隐患。
因此,如何保证氢气的安全储存和使用成为了研究的重点。
其次是储氢能力和储氢速率问题。
当前的储氢技术仍然无法满足实际应用中的需求,特别是在交通运输领域。
由于氢气的体积较大,储氢设备的体积和重量相对较大,限制了氢燃料电池车的商业化应用。
此外,目前的储氢材料和制氢技术的成本仍然较高,也成为了氢储能技术发展的限制因素。
最后,为了进一步推动氢储能技术的发展,需要采取一系列的措施。
首先,加大科研投入力度,加强氢储能关键技术的研究和开发。
其次,建立健全的政策支持体系,提供财政和税收优惠政策,鼓励企业和研究机构加大对氢储能技术的投入和研究。
再次,加强国际合作,开展技术交流和合作研究,借鉴国外的先进经验和成果。
此外,加强标准制定和监管,提高氢储能技术的安全性和可靠性,保障氢储能设备和系统的正常运行。
综上所述,氢储能技术是目前研究的热点之一,其发展和研究现状已经取得了良好的进展。
然而,仍然存在一些问题和挑战需要解决。
通过加大科研投入、完善政策支持、加强国际合作和加强标准管理等措施,可以进一步推动氢储能技术的发展,为实现能源的高效利用和可持续发展做出贡献。
稀土储氢合金及其应用的发展状况
稀土储氢合金及其应用的发展状况稀土与过度元素的合金是一种在较低温度下也可吸放氢气,通常将这种合金称为储氢合金。
在已开发的一系列储氢材料中,稀土系储氢材料性能最佳,应用也最为广泛。
其应用领域已扩大到能源、化工、电子、宇航、军事及民用各个方面。
1969年荷兰菲利浦公司发现典型的稀土储氢合金LaNi5,从而引发了人们对稀土系储氢材料的研究热潮。
从上世纪九十年代开始在镍氢二次电池中得到大量应用。
石油和煤炭是人类两大主要能源燃料,但由于它们储量有限,使用过程中产生环境污染等问题,因此解决能源短缺和环境污染成为当今研究的重点之一。
氢是一种完全无污染的理想能源材料,具有单位质量热量高于汽油两倍以上的高能量密度,可从水中提取。
氢能源开发应用的关键在于能否经济地生产和高密度安全制取和贮运氢。
稀土储氢合金可以常温低压高密度贮存氢,是一种理想的储氢介质,在未来的氢能时代具有很大的应用潜力。
一、稀土储氢合金在镍氢二次电池中的应用1. Ni-MH电池的现状与发展方向镍氢电池于1988年进入实用化阶段,1990年在日本开始规模生产,此后产量成倍增加。
2000年日本镍氢电池产量达到7亿只左右,中国的产量不足1亿只。
近年由于在手机、笔记本电脑和数码相机等领域受到锂离子电池强有力的竞争和中国同行的崛起,日本镍氢电池产量下降到5亿只左右,中国企业的产量也上升到5亿只左右,90%以上的镍氢电池产自中国和日本。
镍氢电池为了应对锂离子电池的挤压,近年来致力于体积比能量的提高,功率特性和高低温性能的改善。
提高材料性能和增加电池内填充密度,镍氢电池体积能量密度从1990年的180W h/L增长到400Wh/L以上,AA电池的容量从1000mAh提升到2300mAh,三洋公司报道已开发出容量达2500mAh的AA型镍氢电池。
镍氢电池的能量比的提高使其在通讯和便携家电等领域内仍具有一定的竞争力。
近年来,人们对城市空气质量及地球石油资源危机等问题日趋重视,保护环境,节约能源的呼声日益高涨,促使人们高度重视电动车及其相关技术的发展,美国、法国、中国的上海市等均相继通过立法限制燃油车,大力发展电动车。
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一种将氢气储存于可再生能源的技术,有着广阔的应用前景。
储氢材料是储氢技术的核心之一,其性能直接影响储氢系统的能量密度、吸附/解吸速率、储氢容量以及安全性等指标。
研究和开发新型储氢材料具有重要意义。
当前,常用的储氢材料主要包括金属氢化物、碳材料和氮化物等。
金属氢化物是一类重要的储氢材料,具有较高的储氢容量和较高的放氢速率。
金属氢化物材料可以通过吸氢和解氢两个过程来实现氢气的储存和释放。
吸氢过程中,金属氢化物结构发生变化,形成金属氢化物晶胞和氢气分子的吸附作用。
解氢过程中,吸附的氢原子从金属氢化物中释放出来。
金属氢化物材料存在储氢容量较低、循环稳定性差、吸放氢温度高等问题,限制了其应用。
碳材料是一类新兴的储氢材料,具有良好的机械性能、热稳定性和导电性能,是一种具有很强吸附能力的材料。
碳材料主要包括碳纳米管、石墨烯和多孔碳等。
碳纳米管具有优异的吸放氢性能和储氢容量,但制备成本高,限制了其在大规模应用中的推广。
石墨烯是一种具有单层碳原子构成的二维材料,具有优异的储氢容量和吸氢速率,但石墨烯氨气的解吸速率较低。
多孔碳材料具有大比表面积和可调控孔径结构的特点,可以改善储氢性能,然而制备工艺复杂,成本较高。
氮化物是近年来备受关注的储氢材料,具有较高的储氢容量、吸氢速率和解氢速率。
氮化物主要包括过渡金属氮化物、碱土金属氮化物和氨基氮化物等。
过渡金属氮化物具有优异的储氢性能,但易与空气中的氧气发生反应,导致性能下降。
碱土金属氮化物具有较高的储氢容量和较高的吸附/解吸速率,但储氢容量相对较低。
氨基氮化物是一种新型的储氢材料,具有良好的热稳定性和储氢容量,但制备方法还需要进一步改进。
未来,储氢材料的研究将继续深入,主要围绕提高储氢容量、改善储氢速率和循环稳定性、降低制备成本等方面展开。
一方面,可以通过材料的纳米化和改性来提高储氢性能。
可以通过调控材料的孔径结构和比表面积来改善储氢性能。
(完整版)镁系储氢合金的综述
镁系储氢合金的综述摘要:镁是地壳中含量丰富的元素之一,居第8位,约占地壳质量的2.35 。
镁的储氢量大,其理论储氢容量可以达到7.6 ,被认为是最有前景的储氢合金。
本文就镁系储氢合金的工艺,性能,应用,发展趋势等做简单的介绍。
关键字:镁系储氢合金工艺性能应用发展趋势前言:人类历史的发展伴随着能源的不断发展.人类社会经历了薪柴、煤炭和石油3个能源阶段后,面临着一个严峻的挑战.一方面煤炭、石油等化石燃料的长期大量消耗,其资源逐渐枯竭;另一方面化石燃料的大量使用造成了全球环境的严重污染.氢能正是基于能源持续发展和环境保护的要求而发展起来的理想清洁能源.氢来源丰富广泛,且燃烧能量密度值高,燃烧后生成水,具有零污染的特点,因此对氢能源的开发利用已成为世界性的重要课题.氢能体系的主要技术环节包括氢的生产、储存、输送和使用等,其中氢气的储存是最关键的环节之一.传统的液化储氢、高压储氢方法效率低,对储存容器条件要求比较苛刻.因此人们开发了金属、非金属以及有机液体等储氢材料.现阶段研究、开发得最多的是金属氢化物.目前所开发和研究的金属储氢材料可大致分为稀土系(LaNi )、钛系(FeTi)、锆系(ZrMn)和镁系(Mg Ni)等,其中,镁基储氢合金受到了世界各国的广泛重视,这是因为金属镁作为一种储氢材料具有一系列优点:1)资源丰富,价格低廉.镁是地壳中含量最丰富的元素之一,居第8位,约占地壳的2.35%;2)密度小,仅为1.74 g·cm~;3)储氢量高,镁的理论储氢量7.6%(质量百分数,下同),Mg Ni的储氢量为3.6%.但是镁基储氢材料也存在一些缺点,主要表现为吸放氢速度慢,反应动力学性能差,放氢温度较高,以及循环寿命差等。
1. 镁基储氢材料体系最早开始研究镁基储氢材料的是美国布鲁克一海文国家实验室,Reilly和Wiswall⋯在1968年首先以镁和镍混合熔炼而成Mg Ni合金.后来随着机械合金化制备方法的出现,揭开了大规模研究镁基储氢材料的序幕.据不完全统计,到目前为止人们研究了近1 000多种重要的镁基储氢材料,几乎包括了元素周期表中所有稳定金属元素和一些放射性元素与镁组成的储氢材料.通过研究,发现这些镁基储氢材料可以分为单质镁储氢材料、镁基储氢合金和镁基储氢复合材料三大类.1.1 单质镁储氢材料镁可直接与氢反应,在300~400℃和较高的氢压下,反应生成MgH :Mg+H2= MgH2,△H =一74.6 kJ/mo1.MgH 理论氢含量可达7.6%,具有金红石结构,性能较稳定,在287℃时的分解压为101.3 kPa.因为纯镁的吸放氢反应动力学性能差,吸放氢温度高,所以纯镁很少被用来储存氢气.随着材料合成手段的不断发展,特别是机械合金化制备工艺的日益成熟。
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。
氢气储运技术的发展现状与展望
三、展望氢气储运技术未来的发 展趋势和挑战
三、展望氢气储运技术未来的发展趋势和挑战
随着科技的不断进步,氢气储运技术的发展前景十分广阔。在未来,新型的 储氢材料和储运方式将成为研究重点。金属有机框架材料(MOFs)、碳纳米管等 新型纳米材料具有更高的储氢密度和更优秀的吸放氢性能,有望成为储氢领域的 重要研究方向。此外,固态氢存储材料也在持续优化中,以期实现常温下更快速 的吸放氢反应。
一、氢能产业链及储运技术研究 现状
1、氢能产业链基本构成
1、氢能产业链基本构成
氢能产业链包括制氢、储运、加氢、用氢等多个环节。其中,制氢是氢能产 业链的起点,目前主要采用化石能源重整、水电解、生物质气化等技术;储运环 节是实现氢能大规模应用的关键,目前主要采用高压气态储氢、液态储氢、固态 储氢等方式;加氢环节是氢能应用的重要组成部分,目前主要采用固定加氢站和 移动加氢站两种形式;用氢环节是氢能产业链的终点,目前主要应用于能源、交 通、工业等领域。
2、储运技术在氢能产业链中的 应用及研究现状
2、储运技术在氢能产业链中的应用及研究现状
储运技术是实现氢能大规模应用的关键环节。目前,高压气态储氢、液态储 氢、固态储氢等方式都在不同程度上得到了研究和应用。其中,高压气态储氢具 有储存压力高、容器重量轻、便于运输等优点,是当前应用最广泛的储氢方式之 一。液态储氢具有储存密度高、体积小、安全性能好等优点,但需要解决低温液 态储存和运输的问题。固态储氢具有储存密度高、安全性好、易于运输等优点, 但需要解决储氢材料和制备成本高的问题。
三、展望氢气储运技术未来的发展趋势和挑战
在氢气运输方面,未来将致力于提高现有运输方式的效率和安全性,同时寻 求新的运输方式。例如,利用太阳能进行水解制氢,然后通过管道或船舶运输, 将有望实现氢气的低成本、大规模运输。然而,这一技术还面临着光电转化效率 低、水解制氢速率慢等挑战。因此,未来的研究将需要在解决这些问题的降低整 个系统的成本,以实现商业化应用的可行性。
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。
储氢材料的发展现状、应用与制备综述
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中大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,与氢生成金属氢化物(MHx):M+XH2→MHx+ΔH(生成热)。
2.1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;(5)对不纯物如氧、氮、CO、CO2、水分等的耐中毒能力强;(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。
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。
稀土储氢合金产业现状及发展趋势
稀土储氢合金较为成熟的商业应用是镍氢电池领域 ,主要使用LaNi5型储氢合 金(AB5型)和La-Mg-Ni系储氢合金(A2B7型)。
类型 合金
AB5
LaNi5
MmNi5
氢化物
LaNi5H6 MmNi5H6.3
吸氢量/wt.%
放氢压(温度) /MPa(℃)
氢化物生成热 /kJ·mol-1H2
1.4
0.06 (60)
-35.0
340-380
\
340-380
开发高丰度稀土储氢合金
并互 行动
高丰度稀土储氢合金在 镍氢电池中应用
稀土资源 的可持续
发展
Abundance /(ppm)
70 60 50 40 30 20 10 0
La
高丰度稀土
atoms of element per 106 atoms of Si Ce Pr Nd Sm Gd Dy元素名Tb称 AbHuondance (mg/kg)
• 降低车载合金中的 Co、Ni金属的含量
第一阶段
3.2车载备用电源市场
车载终端产品(T-Box、车载OBD、Tracker等)产业市场分析
2018 年底,工业和信 息化部出台的《车联网(智 能网联汽车)产业发展行动 计划》提出将充分发挥政策 引领作用,争取2020 内年实 现车联网用户渗透率30%以 上,联网设备新车装配率 60%以上
3.2车载备用电源市场 轨道交通电源产品市场分析
➢ 2019 年,我国城市轨道交通累计配属车辆 6966 列,共 40998 辆; ➢ 近 些年车辆密度稳定上升,已突破 6 辆/公里。 ➢ 预测 2020-2023 年车辆密度分别为 6.09/6.19/6.29/6.38 辆/公里。 2023 年运营里程为 1.13 万
稀土储氢合金材料发展现状
稀土储氢合金材料发展现状稀土储氢合金材料是一种能够储存和释放氢气的关键材料,具有重要的应用价值。
目前,稀土储氢合金材料的发展已经取得了一定的进展,但仍面临许多挑战。
稀土储氢合金材料的研发始于上世纪80年代,旨在解决氢能源储存与利用的难题。
稀土元素具有较高的储氢能力,可以吸附大量的氢气。
因此,稀土储氢合金材料成为研究的热点之一。
研究人员通过改变稀土合金的成分和结构,以提高其储氢性能,并寻求更高效的储氢材料。
稀土储氢合金材料的发展主要集中在以下几个方面:1. 合金成分的优化:研究人员通过调整稀土元素的含量和配比,探索出更能吸附氢气的合金组成。
例如,LaNi5和LaNi4.5Al0.5合金具有较高的储氢容量和较好的循环稳定性。
2. 结构改进:改变稀土合金的晶体结构和微观形貌,可以提高其储氢性能。
例如,通过合金化处理、球磨和机械合金化等方法,可以制备出具有较大比表面积和更均匀分布的储氢材料。
3. 添加助剂:研究人员发现,通过添加一些助剂,如过渡金属元素、催化剂等,可以显著改善稀土储氢合金材料的储氢性能。
这些助剂可以提高合金的储氢容量、储氢速率和循环稳定性。
4. 纳米结构的制备:利用纳米技术,可以制备出具有纳米结构的稀土储氢合金材料。
纳米材料具有较大的比表面积和更短的扩散路径,有利于氢气的吸附和释放,因此具有更高的储氢性能。
5. 复合材料的研究:将稀土储氢合金材料与其他材料进行复合,可以进一步提高储氢性能。
例如,将稀土合金与多孔材料、碳材料等复合,可以提高材料的储氢容量和储氢速率。
尽管稀土储氢合金材料取得了一些进展,但仍面临许多挑战。
首先,稀土元素的稀缺性使得稀土储氢合金材料的成本较高,限制了其大规模应用。
其次,稀土储氢合金材料的储氢速率和循环稳定性仍需要进一步提高,以满足实际应用的需求。
此外,稀土储氢合金材料的毒性和环境影响也需要引起重视。
稀土储氢合金材料的发展取得了一些进展,但仍面临许多挑战。
未来的研究应继续优化合金成分、改进结构、添加助剂、制备纳米材料和开发复合材料,以提高稀土储氢合金材料的储氢性能。
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)。
稀土储氢合金产业现状及发展趋势
稀土储氢合金产业现状及发展趋势1.稀土储氢合金简介1.1 储氢合金类型 储氢合金类型可以大体分为五类:镁系储氢合金、钙系储氢合金、稀土系储氢合金、锆系储氢合金、钛系储氢合金。
其中镁系储氢合金是近期的热门材料,上海交大和重庆大学围绕镁系储氢合金开展了众多研究,主流媒体也有很多追踪报道。
而稀土系储氢合金的产业链较为完整,使用条件也相对温和,已有许多具体应用。
稀土系储氢合金主要包括AB5型(无镨钕、低钴化)和A2B7型(La-Mg-Ni、La-Y-Ni)。
1.2 稀土储氢合金主要应用 稀土储氢合金主要应用分为:电极材料、贮氢材料、蓄热材料、氢分离材料、催化材料、储能材料等,其中关注度最高的应用是电极材料(镍氢电池的负极材料)和贮氢材料(固态储氢)。
稀土储氢合金作为电极材料主要应用在金属氢化物(MH)电极,氢作为电化学吸收 / 释放介质,金属贮氢作为氢气直接贮存和运输介质,还可用在储氢罐、燃料电池供氢装置等方面。
稀土储氢合金还可作为蓄热材料应用于热能传输,热泵(空调)等领域,作为催化材料为有氢参与的反应提供高活性的氢源,作为储能材料应用于电能、风能等的调节(见表1)。
电极材料 稀土储氢合金较为成熟的商业应用是镍氢电池领域,主要使用LaNi5型储氢合金(AB5型)和La-Mg-Ni系储氢合金(A2B7型)。
我国的研发重点聚焦于AB5型,A2B7型(包括AB3-3.5型)则受限于日本的结构专利,大部分由日本生产(见表2)。
贮氢材料及固态储氢 氢能是国家战略发展方向,已列入十四五战略规划和2035远景目标纲要。
预期到2060年,可再生氢产量将达1亿吨,对二氧化碳减排贡献约15%。
储氢是制约氢能发展的关键,氢能的快速发展也带动了固态储氢技术的研究。
最早固态储氢技术应用于军工领域,现今也慢慢延伸到民用领域。
稀土储氢材料由于其体积储氢密度大、无需高压条件、安全性好等因素,被认为是最有前景的储氢技术之一(见表3)。
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。
文献综述
新型材料储氢合金的研究与发展状况摘要:储氢材料是伴随着氢能利用在最近三十多年才发展起来的新型功能材料。
它在氢能系统中作为氢的存储与输送的载体是一种重要的候选材料。
20世纪60年代,材料王国里出现了能储存氢的金属和合金,统称为储氢合金。
这些合金材料具有很强的捕捉氢的能力,它可以在一定的温度和压力条件下,氢分子在合金中先分解成单个的原子,而这些氢原子便“见缝插针”般地进入合金原子之间的缝隙中,并与合金进行化学反应生成金属氢化物,外在表现为大量“吸收”氢气,同时放出大量热量。
而当对这些金属氢化物进行加热时,它们又会发生分解反应,氢原子又能结合成氢分子释放出来,而且伴随有明显的吸热效应。
采用储氢合金来储氢,不仅具有储氢量大、能耗低,工作压力低、使用方便的特点,而且可免去庞大的钢制容器,从而使存储和运输方便而且安全。
氢与储氢材料的组合,将是21世纪新能源—氢能的开发与利用的最佳搭档。
关键词:镁基储氢合金; 机械合金化; 储氢性能; 复合材料前言:纵观历史长河,从最早的化石能源——煤炭、石油、天然气,到后来的蒸汽能、电能,乃至近代的太阳能、风能、水能、潮汐能和热能、生物能、核能等均为人类文明发展做出了不可估量的贡献。
但是,一方面化石燃料的储量有限,据估计[1],现有的石油资源按现在的开采速度到2050年将告耗尽,人类将面临着“世界能源危机”;另一方面,化石燃料作为能源材料造成全球生态环境污染日益严重;温室效应使气候变暖;风、涝、干旱等灾害频频发生,严重影响了人类生存和工、农、林、牧、渔业的发展,而且有愈演愈烈的趋势。
因此,能源和环境问题引起了世界各国的关注,纷纷采取切实措施,保护环境,开发新能源。
氢能正是一种在常规能源危机的出现后,人们期待的一种新的二次能源,而储氢合金材料正是装载氢能的最佳材料。
主题:一、氢能简介氢位于元素周期表之首,它的原子序数为1,在常温常压下为气态,在超低温高压下又可成为液态。
作为能源,氢有以下特点:(1)所有元素中,氢重量最轻。
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储氢合金的制备技术及发展与现状摘要: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,地球表面接近3/4是被水覆盖的,水中含氢量达到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。
就储氢材料的发展方向而言,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)、现状及发展。
关键词:储氢合金材料制备技术现状发展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行了系统研究,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,与氢的反应为放热反应;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应。
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2.1.1感应电炉的熔炼工作原理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内产生感应电流,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。
加热过程:交变电流产生交变磁场交变磁场产生感应电流交变磁场产生感应电流感应电流转化为热能(金属炉料内产生的感应电流在流动中要克服一定的电阻,从而由电能转化为热能,是金属炉料被加热和熔化。
感应电流产生热量的大小服从焦耳楞次定律--Q=0.24I2Rt)2.1.2合金熔炼技术用熔炼法制取合金时,一般都在惰性气氛中进行。
加热方式多采用高频感应,该方法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的熔化,易于得到均质合金。
一般流程如下原材料表面清理理感应熔炼铸锭、熔体淬冷、气体雾化初碎中碎磨粉吸氢合金粉包装2.1.3合金铸造技术合金经熔炼后需要冷却成型,即使熔体冷却固化。
常用的合金铸造技术主要有一下几种:A、铸模铸造法:现在铸模铸造技术常采用水冷铜模或钢模,为了提高冷却速度,采用一面冷却的薄层圆盘式水冷模和双面冷却的框式模。
这种方法是目前大鬼母生产储氢合金常用的、较合适的方法。
B、气体雾化法:它分为熔炼、气体喷雾、凝固等三步进行。
这种方法是讲高频感应熔炼后的熔体注入中间包,随着熔体从包中呈细流流出的同时,在其出口处,以高压惰性气体(如Ar气)从喷嘴喷出,使熔体成细小液滴,液滴在喷雾塔内边下落边凝固成球形粉末收集于塔底。
与锭模铸造法相比,气体雾化法的有点主要有:直接制取球形合金粉,一般认为,球形粉末有利于提高电极的循环寿命;防止组分偏析,均化、细化合金组织。
晶粒显著细化,使氢气扩散通道增加,减少晶胞在吸放氢过程中的膨胀与收缩;工艺周期短,对环境污染小。
C、熔体淬冷(急冷)法:在很快的冷去速度下,使熔体固化的方法。
它的特点有:抑制宏观偏析,析出物细化,电极寿命长;组织均匀,吸放氢特性好;晶粒细化,合金特性改善。
2.2机械合金化法机械合金化是利用机械作用使原料发生强烈的变形及粉碎,并在不断的变形、粉碎及焊合的循环中发生合金化,形成均匀的所需成分的合金。
2.2.1机械合金化的特点与传统的熔炼法、烧结法和今年来采用的高温蔓延法等比较,机械合金化有以下的特点:a:工艺技术简单,过程容易控制。
b:能够在室温下实现合金化,特别适合熔点或密度相差很大的金属系的合金化,避免偏析和合金烧损。
c:不受混料均匀化的制约,混合及合金化一次完成。
d:制备体系范围大,既能制备稳态相,又能制备亚稳、非晶相等。
e:能过有效改善储氢合金的活化能。
2.3燃烧合成法燃烧合成法又称自蔓延高温合成法。
它是利用高放热反应的能量使化学反应自发的持续下去,从而实现材料合成与制备的一种方法。
2.3.1燃烧合成法的特点相比其他合金制备技术,然后合成法主要有一下几个方面的特点:a、燃烧合成法制取的合金不需要经过活化处理即可大量吸氢。
金属粉末在氢气气氛中可直接通过高放热化学反应生成合金氢化物。
b、材料合成能耗小、速度快、时间短。
整个过程通常在几秒钟或几分钟之间就完成,生产效率极高。
c、制备的合金纯度高。
反应过程燃烧波前沿的温度极高,可蒸发掉原始坯样中的杂质元素,得到高纯度的合成产物。
d、制备的合金活性大,具有高的吸氢能力。
由于升温及冷却速度快,易于形成高浓度缺陷和非平衡结构,从而生成高活性的亚稳态产物,也使合金的吸氢能力显著提高。
3、Mg- RE- Ni 系镁基储氢材料的制备方法3.1反应球磨反应球磨是材料在氢气保护下直接球磨合成氢化物。
相比于惰性气体中机械球磨,其优势在于:(1)反应球磨过程中破坏和去除Mg表层的MgO,暴露出新鲜的金属表面,加速Mg吸氢;(2)硬而脆的氢化物相在反应球磨中生成,进一步降低晶粒尺寸,改善部分球磨罐底的板结问题;(3)在Mg颗粒中引入晶界缺陷,产生大量的活性位从而加速氢的扩散。
Li等将Mg- 20(wt)% NiY在3MPa氢气中球磨40h,反应球磨后相组成为MgH2、Mg2NiH4和YH3,脆性的YH3起到细化晶粒的作用。
同时Mg2NiH4反作用于Mg促进Mg的氢化,即MgH2和Mg2NiH 4产生协同效应。
采用原位同步加速XRD研究了Mg-Mm-Ni材料经反应球磨后的吸氢和放氢性质,分为以下4过程:(i)Mg2Ni Mg2NiH0.3;(ii)MgMgH2;(iii)MmH2 MmH3和(iv)Mg2NiH0.3 Mg2NiH4。
氢化过程的顺序为:(i)→(ii) + (iii)→(iv),放氢过程的顺序为:(ii)→(iv)→(iii)+(i)。
3.2激光烧结法机械合金化法和烧结法通常需要很长的时间,球磨当中容易引入杂质,烧结过程即使在保护性气体当中也容易发生氧化。
激光烧结法是一种快速高效的方法,优点是烧结的时间短(5~10s)、合成过程简单。
激光烧结法快速的加热和冷却速度,可产生大量的晶体缺陷和微观裂隙,增加粒子的传送面和减少合金粒子的接触阻力,从而提升了储氢性能。
采用1000W 激光烧结Mg-20(wt)% LaNi5复合物,产物相组成为Mg、Mg2Ni、LaMg12和少量的MgO。
共晶的Mg+Mg2Ni分散呈现网格状结构,LaMg12也多于同样原料比例高温烧结的量,这种网格状结构和较多的LaMg12对吸/放氢起到催化作用。
另外,激光烧结后Mg粒径为20μm,小于高温烧结50μm,更有利于氢化。
3.3合成薄膜技术法利用薄膜储氢是一个新兴的领域。
通常采用气相沉积法、热蒸发法、磁控溅射法等合成薄膜技术制备薄膜氢化物。
薄膜氢化物的优点在于:提供大的表面积、表面覆盖物的保护可以避免氧化以及通过覆盖催化层可以活化薄膜氢化物。
对于纯Mg薄膜的储氢性能已经有较多的研究,有人研究了3层薄膜Pd/Mg/Pd,多层膜的放氢温度约为87℃,储氢容量为5(wt)%。
由于Pd的成本太高,故大量研究关注于Mg与稀土、轻金属和过渡金属形成的多层膜。
研究者采用热蒸发法制备Mg/Mm-Ni多层膜,显微结构分析显示Mm-Ni层存在Nd(La) Ni3 相,Mg层和Mm-Ni层之间的界面区域存在Mg2 Ni相,吸氢和放氢的温度分别为100和200℃。
利用合成薄膜技术制备的氢化物要确保在吸/放氢中的稳定性,否则仍将不能降低MgH2的反应焓,也就不能降低放氢温度。
4、储氢材料的现状与发展根据未来工业技术的发展趋势,今后能够实际应用的金属储氢材料的性能应达到:在60-120℃的温和环境下。
循环吸放氢最小容量在5.0wt%以上。
并且兼顾经济、环保等因素。
对于Mg-RE-Ni体系储氢合金,目前该系镁基储氢材料的储氢性能还不够理想,存在着放氢温度高放氢反应动力学慢/放氢循环稳定性差的问题。
如何在保持良好的吸氢动力学性能的前提下降低放氢温度、获得高的放氢反应动力学性能以及增加吸/放氢循环稳定性,仍是今后研究的重点。
材料制备的进步对开发其他体系的储氢材料也有很大的借鉴意义。
相信随着研究的不断深入,储氢材料的储氢性能会不断的提升,并在新能源领域呈现更好的应用价值。
参考文献[1] 陈玉安,王必本,廖其龙.现代功能材料[M].重庆大学出版社[2] 王宏宾. Mg-RE-Ni系镁基储氢材料的特性与制备[J].化学通报,2011,第74卷,第10期[3] 谢衍生.储氢材料的发展概况[J].材料导报.2004.5,第18卷,第15期[4] 刘啸锋.储氢材料的研究和进展[J].中国,成都2007年11月第二届中国储能与动力电池及其关键材料学术研讨与技术交流会[5] 谢春香,张金山.材料制备新技术[M].化学工业出版社。