贮氢材料概述.ppt

《贮氢材料概述.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、contents4一、贮氢材料概述1235二、贮氢合金的基本原理三、贮氢合金的评价四、贮氢材料分类五、稀土贮氢材料的制备6六、稀土贮氢合金的应用稀土储氢材料的应用和发展稀土储氢材料的主要应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。(四)储氢材料的种类根据合金的成分可以分为：①稀土系合金②镁系合金③钛系合金④锆系合金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

2、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。在已开发的一系列贮氢材料中，稀土系贮氢材料性能最佳，应用也最为广泛。稀土系贮氢材料的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。例如，用于化学蓄热和化学热泵的稀土贮氢合金可以将工厂的废热等低质热能回收、升温，从而开辟出了人类有效利用各种能源的新途径。利用稀土贮氢材料释放氢气时产生的压力，可以用作热驱动的动力；采用稀土贮氢合金可以实现体积小、重量轻、输出功率大，可用于制动器升降装置和温度传感器。典型的贮

3、氢合金LaNi5是1969年荷兰菲利浦公司发现的，从而引发了人们对稀土系储氢材料的研究。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。采用混合稀土(La，Ce，Sm)Mm替代La可有效降低成本，但氢分解压升高，滞后压差大，给使用带来困难。采用第三组分元素M(Al，Cu，Fe，Mn,Ga，In，Sn，B，Pt，Pd，Co，Cr，Ag，Ir)替代部分Ni是改善LaNi5和MmNi5储氢

4、性能的重要方法。Zr(Mn，Ti，Fe)2和Zr(Mn，Co，Al)2合金适合于作热泵材料。Ti17Zr16Ni39V22Cr7已成功用于镍氢电池，有宽广的元素替代容限，设计不同的合金成分用来满足高容量，高放电率，长寿命，低成本不同的要求。四面体间隙八面体间隙NiLaHr4=0.225Rr8=0.414RAB5型-LaNi5CaCu5五、稀土贮氢材料制备1.感应熔炼法2.机械合金化（MA,MG）法3.还原扩散法4.共沉淀还原法5.置换扩散法6.燃烧合成法各种制备方法比较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

5、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1.2感应电炉的工作原理（1）交变电流产生交变磁场当交变频率的电流通过坩埚外侧的螺旋形水冷线圈时，在线圈所包围的空间和四周就就产生了磁场，磁场的极性和强度随交变电流的频率而变化。交变磁场的磁力线一部分穿透金属炉料，还有一部分穿透坩埚材料。（2）交变磁场产生感应电流一部分磁力线穿透坩埚内的金属炉料，磁力线被金属炉料所切割，产生感应电动势，形成感应电流。（3）感应电流转化为热能金属炉料内产生的感应电流在流动过程中克服一定的阻力，从而由电能转化为热能

6、，使金属炉料加热并熔化。感应电流的分布特性：（1）集肤效应：交变电流通过导体时，电流密度由表面向中心依次减弱，即电流有趋于导体表面的现象，称为电流的集肤效应。（2）坩埚容量和电流频率的关系频率高的电源选小尺寸的炉料，低频的电源选大尺寸炉料。（3）坩埚内熔体温度的分布中温区低温区高温区中温区低温区1.3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。坩埚碱性坩埚酸性坩埚中性坩埚CaO,MgO,ZrO2,BeO和ThO2SiO2Al2O3,MgO·Al2O3，ZrO2·SiO21.4贮氢

7、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。1.5合金熔炼技术高频感应炉，MgO坩埚0.2%MgAl2O3坩埚0.18%AlZrO2坩埚0.05%Zr制取合金熔炼装置热处理装置粉碎装置性能测定装置2.机械合金化（MA,MG）法机械合金化一般在高能球磨机中进行。在合金化过程中，为了防止新生的原子面发生氧化，需在保护性气氛中进行。这种方法与传统方法显著不同，它不用任何加热手段，只是利用机械能，在远低于材料熔点的温度下由固相反应制取合金。特点：1）可制取熔点或密度相差较大的金属的合金。e.g.Mg-

8、Ni：Mg：651℃，Ni：1455℃熔点和相对密度相差如此之大的2种金属是很难用常规的高温熔炼法制备的，而机械合金化在常温下进行，不受熔点和相对密度的限制。2）机械合金化生成亚稳相和非晶相。3）生成超微细组织（微晶、纳米晶）4）产生大量的新鲜表面及晶格缺陷，从而增强其吸放氢过程中的反应，