储氢合金PPT

合集下载
  1. 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. 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. 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)。

贮氢材料在室温和常压条件下能迅速吸氢(H2)并反应生成氢 化物,使氢以金属氢化物的形式贮存起来,在需要的时候, 适当加温或减小压力使这些贮存着的氢释放出来以供使用。 与氢作用生成氢化物 储氢材料 T、P
储氢
氢化物分解
放出氢
提高T降低P
相当钢瓶1/3重量的贮氢合金,可吸尽钢瓶内全部氢, 而体积仅为钢瓶的1/10。有的贮氢合金的贮氢量比液态 氢还大。贮氢合金一般在常温和常压下,比普通金属的 吸氢量要高1000倍,一种镁镍合金制成的氢燃料箱, 自重l00kg,所吸收的氢气热能相当于40kg的汽油,一 种镧镍合金吸氢的密度甚至达到了液氢的密度。表1显 示了几种贮氢合金的贮氢能力。
——By 陆皓
随着人类社会的进步和发展
传统的能源石油、煤日渐枯竭,且带来了严重的环境污染
为了满足人们工业生产和日常生活的需要 急需寻找和开发新能源, 如太阳能、生物质能、 氢能、风能、潮汐能、地热能及核能等
众多的新能源中,氢能因具有: 储量大 氢来源广泛,是自然界中最普遍的元素 高能量密度 燃烧1Kg氢气可产生1.25x106kJ的热量。相当于3Kg 汽油或4.5Kg焦炭完全燃烧所产生的热量。 清洁 氢燃烧后生成的产物是 H 2O 具有零污染的特点
制氢技术
全球年产氢:5000亿Nm3
合成氨:50% 石油精练:37%
化石燃料制氢占96%
甲醇合成:8%
制氢技术
1) 化石燃料制氢—目前主要的制氢方法 成熟、廉价,但资源和环境问题并未解决 2) 生物质为原料制氢 光合效率、水土面积、集中和储运成本等问题 3) 水分解制氢 利用光化学、热化学和电化学方法制氢。然而,太阳 能的收集、高品质热能和电能的产生方法,都是首先要解 决的问题。 4)光催化制氢 效率低,需要寻求新型、高效的光催化材料。
p-c-T 曲线(氢化物可逆吸放氢压力 组成等温线)是衡量贮氢材料热力学性
能的重要特性曲线。通过该图可以了解
金属氢化物中能含多少氢(%)和任一温
度下的分解压力值。
p-c-T 曲线的平台压力、平台宽度与倾
斜度、平台起始浓度和滞后效应,既是 常规鉴定贮氢合金的吸放氢性能主要指 M-H系统平衡压相图 标,又是探索新的贮氢合金的依据。
重影响其使用性能。 滞后应越小越好
元素周期表中,除He、 Ne、Ar等稀有气体外,几乎所有的元素均能与氢 反应生成氢化物或含氢化合物。
氢与碱金属、碱土金属反应,一般形成离子型氢化物,氢以H- 离子形式与
金属结合的比较牢固。氢化物为白色晶体,生成热大,十分稳定,不易于
氢的储存。
大多数过渡金属与氢反应,则形成不同类型的金属氢化物,氢表现为H-与 H+之间的中间特性,氢与这些金属的结合力比较弱,加热时氢就能从这 些金属中放出,而且这些金属氢化物的储量大,但单独使用一种金属形成
表1 几种贮氢合金的贮氢能力 (单位:(1022/cm3))
种类
氢原子个数
20K液氢
4.2
LiH
5.3
TiH2
9.2
ZrH2
7.3
YH2
5.7
UH2
8.2
FeTiH1.7
6.0
LaNi5H6.7
6.1
贮氢原理
在一定温度和压力下,许多金属、合金和金属间化合物(Me)与气态H2可逆
反应生成金属固溶体MHx和氢化物MHy。
不久的将来氢原子将取代碳原子,提供一种丰富的、无 穷无尽的能源资源,并使我们这个地球有一个比较适宜 的生态环境
实现氢能经济的关键技术 1) 廉价而又高效的制氢技术 2) 安全高效的储氢技术:开发新型高效储氢材料和安全储氢 技术是当务之急!! 车用氢气存储系统目标: IEA (International Energy Agency ):质量储氢容量>5%; 体积容量>50kg(H2)/m3 DOE (Department of Energy ): 质量储氢容量 >6.5%,> 62kg(H2)/m3
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。 改变温度和压力条件可使反应按正向、逆向反复进行,实现材料的稀释氢 功能。 氢在金属中的吸收和释放,取决于金属和氢的相平衡关系,影响相平衡的 因素为温度、压力和组成。(也就是金属吸氢生成金属氢化物还是金属氢 化物分解释放氢,受温度、压力和合金成分的控制)
在吸收和释放氢过程中有金属 -氢系的平衡压力不相等的滞后现象。产生 滞后效应的原因,目的还不太清楚,但一般认为,它与合金氢化过程中金
属晶格膨胀引起的晶格间应力有关。
滞后程度的大小因金属和合金而异,如 MmNi5 ( Mm 是混合稀土)和 TiFe 系
氢化物的滞后程度较大。在热泵等金属氢化物的利用系统中,滞后效应严
反应分三步进行: 第一步:先吸收少量氢,形成含氢固溶体(α相)。其固溶度[H]M与固溶体 平衡氢压的平方根成正比:
1 2 pH 2
H M
第二步:固溶体进一步与氢反应,产生相变,形成氢化物相(β相):
式中:x为固溶体中的氢平衡浓度,y是合金氢化物中氢的浓度,一般y≥x。 第三步:再提高氢压,金属中的氢含量略有增加。
不同储氢方式的比较
气态储氢:能量密度低,不太安全
液化储氢:


能耗高
对储罐绝热性能要求高
固态储氢的优势: 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
储氢合金的概念与功能
什么是储氢合金? 在一定温度和氢气压力下,能可逆的并且能多次吸收、 贮存和释放氢气的合金就是储氢合金。 贮氢合金是20世纪60年代发展起来的,亦称为氢海绵。这类合金中的一个金属原 子能和两、三个甚至更多的氢原子结合,生成稳定的 金属氢化物,同时放出热量将其稍稍加热,氢化物发 生分解,吸收热量后,又可将吸收的氢气释放出来。
氢的贮存
传统贮氢方法有两种: ①气态储氢:一种方法是利用高压钢瓶(氢气瓶)来贮存氢气, 但钢瓶贮存氢气的容积小,瓶里的氢气即使加压到150个大气 压,所装氢气的质量也不到氢气瓶质量的1%,而且还有爆炸 的危险; ②液态储氢:另一种方法是贮存液态氢,将气态氢降温到- 253℃变为液体进行贮存,但液体贮存箱非常庞大,需要极好 的绝热装置来隔热,才能防止液态氢不会沸腾汽化。 近年来,一种新型简便的贮氢方法应运而生,即利用贮氢合金 (金属氢化物)来贮存氢气。
相关文档
最新文档