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一種新型合金,一定條件下能吸收氫氣,一定條件能放出氫氣:循環壽命生能優異,並可被用於大型電池,尤其是電動車輛、混合動力電動車輛、高功率應用等等。

1發展

20世紀60年代,材料王國里出現了能儲存氫的金屬和合金,統稱為儲氫合金(hydrogen storage metal),這些金屬或合金具有很強的捕捉氫的能力,它可以在一定的溫度和壓力條件下,氫分子在合金(或金屬)中先分解成單個的原子,而這些氫原子便「見縫插針」般地進入合金原子之間的縫隙中,並與合金進行化學反應生成金屬氫化物(metal hydrides),外在表現為大量「吸收」氫氣,同時放出大量熱量。而當對這些金屬氫化物進行加熱時,它們又會發生分解反應,氫原子又能結合成氫分子釋放出來,而且伴隨有明顯的吸熱效應。
20世紀70年代,LaNi5和Mg2Ni在荷蘭Philips與美國Brookhaven實驗室相繼被發現具有可逆的吸放氫能力並伴隨的一系列物理化學機理變化。1973年起,LaNi5開始被試圖作為二次電池負極材料採用,但由於其循環性能較差,未能成功。1984年,荷蘭Philips公司成功解決了LaNi5合金在循環中的容量衰減問題,為MH/Ni電池發展掃清了最後一個障礙。
儲氫合金粉末

  儲氫合金粉末

2簡介

別看儲氫合金的金屬原子之間縫隙不大,但儲氫本領卻比氫氣瓶的本領可大多了,因為它能像海綿吸水一樣把鋼瓶內的氫氣全部吸盡。具體來說,相當於儲氫鋼瓶重量1/3的儲氫合金,其體積不到鋼瓶體積的1/10,但儲氫量卻是相同溫度和壓力條件下氣態氫的1000倍,由此可見,儲氫合金不愧是一種極其簡便易行的理想儲氫方法。採用儲氫合金來儲氫,不僅具有儲氫量大、能耗低,工作壓力低、使用方便的特點,而且可免去龐大的鋼製容器,從而使存儲和運輸方便而且安全。

3分類

目前儲氫合金主要包括有鈦系、鋯系、鐵系及稀土系儲氫合金。

4主要用途:

製冷或採暖設備材料。
由於儲氫合金具有在吸氫化學反應時放出大量熱,而在放氫時吸收大量熱的特性,因此,人們可以利用儲氫合金的這种放熱——吸熱循環,可進行熱的儲存和傳輸,製造製冷或採暖設備。美國和日本競相採用儲氫合金製成太陽能和廢熱利用的冷暖房,其原理就是利用儲氫合金在吸氫時的放熱反應和釋放氫時的吸熱反應。中國北京有色金屬研究總院則利用儲氫合金儲放氫過程的吸放熱循環效應,製造了一台可以製冷到77K的制冷機,該機器可用於工業、醫療等行業需要低溫環境的場合。

鎳氫充電電池。

由於目前大量使用的鎳鎘電池(Ni-Cd)中的鎘有毒,使廢電池處理複雜,環境受到污染,因此它將逐漸被用儲氫合金做成的鎳氫充電電池(Ni-MH)所替代。從電池電量來講,相同大小的鎳氫充電電池電量比鎳鎘電池高約1.5~2倍,且無鎘的污染,現已經廣泛地用於移動通訊、筆記本計算機等各種小型攜帶型的電子設備。目前,更大容量的鎳氫電池已經開始用於汽油/電動混合動力汽車上,利用鎳氫電池可快速充放電過程,當汽車高速行駛時,發電機所發的電可儲存在車載的鎳氫電池中,當車低速行駛時,通常會比高速行駛狀態消耗大量的汽油,因此為了節省汽油,此時可以利用車載的鎳氫電池驅動電動機來代替內燃機工作,這樣既保證了汽車正常行駛,又節省了大量的汽油,因此,混合動力車相對傳統意義上的汽車具有更大的市場潛力,世界各國目前都在加緊這方面的研究。

5其他資料

某些金屬具有很強的捕捉氫的能力,在一定的溫度和壓力條件下,這些金屬能夠大量「吸收」氫氣,反應生成金屬氫化物,同時放出熱量。其後,將這些金屬氫化物加熱,它們又會分解,將儲存在其中的氫釋放出來。這些會「吸收」氫氣的金屬,稱為儲氫合金。
儲氫合金的儲氫能力很強。單位體積儲氫的密度,是相同溫度、壓力條件下氣態氫的1000倍,也即相當於儲存了1000個大氣壓的高壓氫氣。
由於儲氫合金都是固體,既不用儲存高壓氫氣所需的大而笨重的鋼瓶,又不需存放液態氫那樣極低的溫度條件,需要儲氫時使合金與氫反應生成金屬氫化物並放出熱量,需要用氫時通過加熱或減壓使儲存於其中的氫釋放出來,如同蓄電池的充、放電,因此儲氫合金不愧是一種極其簡便易行的理想儲氫方法。
目前研究發展中的儲氫合金,主要有鈦系儲氫合金、鋯系儲氫合金、鐵系儲氫合金及稀土系儲氫合金。
儲氫合金不光有儲氫的本領,而且還有將儲氫過程中的化學能轉換成機械能或熱能的能量轉換功能。儲氫合金在吸氫時放熱,在放氫時吸熱,利用這种放熱-吸熱循環,可進行熱的儲存和傳輸,製造製冷或採暖設備。
儲氫合金還可以用於提純和回收氫氣,它可將氫氣提純到很高的純度。例如,採用儲氫合金,可以以很低的成本獲得純度高於99.9999%的超純氫。
儲氫合金的飛速發展,給氫氣的利用開闢了一條廣闊的道路。
儲氫合金,當其用於電池,具有高放電(功率)性能和優異的放電性能,此外,裂化很少,循環壽命生能優異,並可被用於大型電池,尤其是電動車輛、混合動力電動車輛、高功率應用等等。該儲氫合金具有伴隨著儲氫容量(H/M)變化的相變,並且當其儲氫容量 (H/M)落入0.3~0.7或0.4~0.6範圍內時,該儲氫合金處於單一相或接近單一相的狀態。
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