稀土储氢材料.

1、稀土储氢材料12应用化学周洁 稀土储氢材料什么是储氢材什么是储氢材料料储氢合金材料储氢合金材料的储氢原理的储氢原理储氢材料的分储氢材料的分类类稀土储氢材料稀土储氢材料的应用的应用储氢材料的制储氢材料的制备备 氢能系统化石能源太阳能风能海洋能地热能原子能煤石油天然气水生物质副产氢蒸汽转化法微生物法汽化热化学循环电解法煤气化法部分氧化法氢加压精制压缩碳材氢化物冷冻有机液玻璃微球管道船舶车辆氢化物箱贮槽化学工业航空航天电子工业冶金工业燃料电池发动机家庭民用能源能源制氢原料制氢原料制氢方法制氢方法储氢系统储氢系统输送系统输送系统氢的利用氢的利用贮氢材料贮氢材料(Hydrogen storage mat

2、eria在通常条件在通常条件下下的的特种金属材料特种金属材料贮氢材料的作用贮氢材料的作用相当于相当于。在在室温和常压条件室温和常压条件下下能迅速吸氢能迅速吸氢(H2)并反应生成并反应生成氢氢化物化物，使氢以，使氢以贮存起来，在需要的时候，适当贮存起来，在需要的时候，适当使这些贮存着的氢释放出来以供使用。使这些贮存着的氢释放出来以供使用。1.什么是储氢材料2.储氢合金材料的储氢原理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）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

3、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：根据合金的成分可以分为：锆系金属人们很早就发现，人们很早就发现，与与反应反应生成生成REH2，这种氢化物，这种氢化物加热到加热到1000以上以上才会分解。才会分解。而在而在中加入某些第二种金属形中加入某些第二种金属形成成后，后，在较低温度下在较低温度下也可也可，通，通常将这种合金称为常将这种合金称为 以以为代表的为代表的稀土储氢合金稀土储氢合金被认为是被认为是所有储氢合金中应用性能最好的一类所有储氢合金中应用性能最好的一类。 ：初期氢化容易，反应速度快，吸：初期氢化容易，反应速度快，吸-放氢放氢性能优

4、良。性能优良。20时氢分解压仅几个大气压。时氢分解压仅几个大气压。：镧价格高，循环：镧价格高，循环退化严重，易粉化。退化严重，易粉化。 四面体间隙四面体间隙八面体间隙八面体间隙NiLaHr4=0.225Rr8=0.414R 储氢材料制造方法及特征制备方法制备方法合金组织特征合金组织特征方法特征方法特征 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，偏析少缓冷时发生宏光偏析 纳米晶结构、非晶相、 非平衡相热扩散不充分时，组成均匀适于实验及少量生产 价廉，适于大量生产 粉末原料，低温处理不需粉碎，成本低 4.1 4.1感应熔炼法感应熔炼法目前工业上最常用的是高频电磁感应熔目前工业

5、上最常用的是高频电磁感应熔炼法。熔炼规模从炼法。熔炼规模从几公斤至几吨几公斤至几吨不等。不等。缺点缺点是耗电量大、合金组织难控制。是耗电量大、合金组织难控制。1.1 1.1 感应电炉的基本电路感应电炉的基本电路4.24.2（3 3）坩埚内熔体温度的分布）坩埚内熔体温度的分布中温区中温区低温区低温区高温区高温区中温区中温区低温区低温区 4.3 4.3 感应熔炼用坩埚感应熔炼用坩埚 坩埚是感应熔炼的重要组成部分，用于坩埚是感应熔炼的重要组成部分，用于装料冶炼，并起装料冶炼，并起绝热、绝缘和传递能量绝热、绝缘和传递能量的作用。的作用。坩埚坩埚碱性坩埚碱性坩埚酸性坩埚酸性坩埚中性坩埚中性坩埚CaO,

6、MgO, ZrOCaO, MgO, ZrO2 2, BeO, BeO和和ThOThO2 2SiO2Al2O3, MgOAl2O3，ZrO2SiO2 4.4 4.4 贮氢合金常用原材料贮氢合金常用原材料 目前常用的几种目前常用的几种A-BA-B型贮氢合金型贮氢合金, ,一般一般纯度要求在纯度要求在99.9%99.9%以上。以上。 4.5 4.5 合金熔炼技术合金熔炼技术 高频感应炉，高频感应炉，MgOMgO坩埚坩埚 0.2%Mg 0.2%Mg Al Al2 2O O3 3坩埚坩埚 0.18%Al 0.18%Al ZrO ZrO2 2坩埚坩埚 0.05%Zr 0.05%Zr制取合金制取合金熔炼装置

7、熔炼装置热处理装置热处理装置粉碎装置粉碎装置性能测定装置性能测定装置制取合金制取合金熔炼装置熔炼装置热处理装置热处理装置制取合金制取合金粉碎装置粉碎装置性能测定装置性能测定装置熔炼装置熔炼装置热处理装置热处理装置制取合金制取合金氢与金属间化合物氢与金属间化合物在生成在生成和和的过程中，可以产生以下功能：的过程中，可以产生以下功能：(1)有热的吸收和释放现象，氢可作有热的吸收和释放现象，氢可作为一种为一种加以利用；加以利用；(2)热的释放与吸收也可作为一种热的释放与吸收也可作为一种加以利用；加以利用；(3)在一在一密封容器中密封容器中，金属氢化物所释放出，金属氢化物所释放出有一定关系，利用这种压

8、有一定关系，利用这种压力可做力可做；(4)金属氢化物在吸收氢过程中还伴随着金属氢化物在吸收氢过程中还伴随着，可直接产生电能，这，可直接产生电能，这就是就是。充分利用这充分利用这、四大功能，可以四大功能，可以开发新产品开发新产品；同时，吸、放氢多次后，同时，吸、放氢多次后，表面性能表面性能非常非常活泼，用作活泼，用作很有潜力，这种表很有潜力，这种表面效应功能也很有开发前途面效应功能也很有开发前途 能源化工电子宇航军事及民用稀土储氢材料的应用领域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分离、回收、净化氢同位素分离催化剂储能发电风能热能真空绝热管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