功能材料(儲(chǔ)氫材料)

1、22HMHxyxHMHxyy222HMHxyxHMHxyy2圖圖2-1 M-H系統(tǒng)系統(tǒng)p-C-T平衡圖平衡圖 由由0點(diǎn)開始，金屬點(diǎn)開始，金屬形成含氫固溶體，形成含氫固溶體，A點(diǎn)為固溶體溶解度極點(diǎn)為固溶體溶解度極限。從限。從A點(diǎn)，氫化反點(diǎn)，氫化反應(yīng)開始，金屬中氫濃應(yīng)開始，金屬中氫濃度顯著增加，氫壓幾度顯著增加，氫壓幾乎不變，至乎不變，至B點(diǎn)，氫點(diǎn)，氫化反應(yīng)結(jié)束，化反應(yīng)結(jié)束，B點(diǎn)對點(diǎn)對應(yīng)氫濃度為氫化物中應(yīng)氫濃度為氫化物中氫的極限溶解度。氫的極限溶解度。圖圖2-2 各種儲(chǔ)氫合金平衡分解壓各種儲(chǔ)氫合金平衡分解壓-溫度關(guān)系曲線溫度關(guān)系曲線表表2-1 2-1 各種氫化物特性比較各種氫化物特性比較222HN

2、iMg42NiHMg2HMg 2MgH圖圖2-3 Mg-Mg2Ni-H系統(tǒng)系統(tǒng)p-C-T平衡圖平衡圖2232HCuMg223MgCuMgH 圖圖2-4 LaNi5-H系統(tǒng)系統(tǒng)p-C-T平衡圖平衡圖圖圖2-5 LaNi4M-H系統(tǒng)系統(tǒng)p-C-T平衡圖平衡圖(40)表表2-2 LaNi5-xAlx系合金的氫化物特性系合金的氫化物特性 R0.2La0.8Ni5 (RZr，Y，Gd，Nd，Th等等)型合金中，置換元素使其氫化物穩(wěn)定性降低。型合金中，置換元素使其氫化物穩(wěn)定性降低。圖圖2-6 MmNi5-yBy-H系統(tǒng)系統(tǒng)p-C-T平衡圖平衡圖(20) 此外，還有許多此外，還有許多MmNi5系多元儲(chǔ)氫合金

3、，系多元儲(chǔ)氫合金，如如(MnCa)(NiAl)5，(MmCa)0.95Cu0.05(NiAl)5，Mm0.95Cu0.05(NiAl)5Zr0.1等。多元合金化可以綜等。多元合金化可以綜合提高儲(chǔ)氫特性，并滿足某些特殊要求，主要合提高儲(chǔ)氫特性，并滿足某些特殊要求，主要用于制備高壓氫，圖用于制備高壓氫，圖2-7為該系列儲(chǔ)氫合金的開為該系列儲(chǔ)氫合金的開發(fā)現(xiàn)狀。發(fā)現(xiàn)狀。 LaNi5MmNi5Mm1-xNi5MmNi5-yByMm1-xAx-zCzNi5Mm1-xAxNi5-yByMmNi5-yBy-zCzMm1-xAx-zCzNi5-yByMm1-xAxNi5-yBy-zCz圖圖2-7 MmNi5系合

4、金的開發(fā)系統(tǒng)圖系合金的開發(fā)系統(tǒng)圖圖圖2-8 MlNi5-H系系p-C-T平衡圖平衡圖 TiFe合金室合金室溫下釋氫壓力溫下釋氫壓力不到不到1MPa，且，且價(jià)格便宜。缺價(jià)格便宜。缺點(diǎn)是活化困難，點(diǎn)是活化困難，抗雜質(zhì)氣體中抗雜質(zhì)氣體中毒能力差，且毒能力差，且在反復(fù)吸釋氫在反復(fù)吸釋氫后性能下降。后性能下降。圖圖2-9 TiFe-H系系p-C-T平衡圖平衡圖圖圖2-10 TiFe1-xMx系系p-C-T平衡圖平衡圖圖圖2-11 Ti-Mn-H系統(tǒng)系統(tǒng)p-C-T平衡圖平衡圖Ni(OH)2 + OH-NiOOH + H2O + e充 電放 電M + xH2O + xeMHx + xOH-M + xNi(OH)2MHx + xNiOOH其中其中M代表儲(chǔ)氫合金代表儲(chǔ)氫合金，MHx為氫化物為氫化物。 1971年年P(guān)hilips實(shí)驗(yàn)室率先報(bào)道丁用實(shí)驗(yàn)室率先報(bào)道丁用LaNi3合金對合金對硝基苯加氫，使環(huán)乙烯加氫成環(huán)己烷，并取得專利硝基苯加氫，使環(huán)乙烯加氫成環(huán)己烷，并取得專利權(quán)。施瓦布（權(quán)。施瓦布（E.Schwab）等發(fā)現(xiàn)在）等發(fā)現(xiàn)在TiFe合金中加入合金中加入少量少量Ru可使可使TiFe在合成氨反應(yīng)中的催化活性提高在合成氨反應(yīng)中的催化活性提高5倍，活化能從倍，活化能從62kJmol降至降至38kJmol。此后儲(chǔ)氫。此后