儲氫合金的表面處理

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1、化學(xué)通報　1998年第2期·19·215　利用太陽能將CO2和CH4轉(zhuǎn)變?yōu)楹铣蓺饧夹g(shù)[4]新墨西哥州立大學(xué)物理科學(xué)實驗室的JamesMcCrary成功地實驗了一個新系統(tǒng)。他們用太陽能加熱吸附在鎳催化劑上的甲烷和二氧化碳的混合物,當(dāng)溫度達(dá)到925℃時,混合物發(fā)生吸熱反應(yīng)(消耗能量)而結(jié)合成合成氣。合成氣燃燒放出的熱量用于使水加熱變成水蒸氣,水蒸氣可用于取暖或被輸送到發(fā)電廠的蒸氣渦輪機發(fā)電。研究人員正在設(shè)計一種熔鹽(鈉、鉀、鎂的氯化物)型的貯熱罐,這種貯熱罐在沒有陽光的情況下可使系統(tǒng)連續(xù)運行3天。3　結(jié)束語隨著人類的不斷

2、開采,地下原油和煤的儲量日益銳減,尋找新能源便成了全世界面臨的最緊迫的任務(wù)之一。太陽能是取之不盡、用之不竭的潛在能源。將太陽能有效地轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?、熱能和化學(xué)能等,關(guān)鍵是尋找廉價、高效的光電材料和開發(fā)新型的太陽能電池。本文正是介紹了這一研究領(lǐng)域的部分成果,所涉及的光電化學(xué)過程、太陽能利用、半導(dǎo)體基體及光催化劑,將為國內(nèi)從事這一領(lǐng)域研究的科學(xué)工作者提供借鑒作用。參考文獻(xiàn)1王堯宇,高憶慈,史啟禎1國際上部分重要的應(yīng)用化學(xué)研究成果1大學(xué)化學(xué)《今日化學(xué)》1995,12,61～642GeorgeBK.AppliedChemistr

3、y.YearbookofScienceandtheFutureYearinReview,1981～19923KenZ.Thin2filmPhotovoltaicCells.AmericanScientist,1993,81,362～3694LewisNS.ArtificialPhotosynthesis.AmericanScientist,1995,83,534～5415BardAJ.ArtificialPhotosynthesis:SolarSplittingofWatertoHydrogenandOxygen.A

4、ccountsofchemicalResearch,1995,28,141～1456KovalCAandHowardJN.ElectronTransferatSemiconductorElectrode2liquidElectrolyteinterfaces.ChemicalReviews,1992,92,411～4337O'ReganBandGratzelM.ALow2cost,High2efficiencySolarCell.Nature,1991,353,737～740儲氫合金的表面處理張大為　袁華堂　張允什(

5、南開大學(xué)新能源材料化學(xué)研究所　天津　300071)關(guān)鍵詞　儲氫合金　金屬氫化物　鎳氫電池　表面處理摘要　概要介紹了儲氫合金表面改性處理的幾種主要途徑,并討論了它們的特點及發(fā)展現(xiàn)狀。以儲氫合金作為負(fù)極活性物質(zhì)的金屬氫化物?鎳(Ni?MH)新型二次電池,因其具有比能量高及不存在Cd對環(huán)境的污染等突出特點,現(xiàn)已成為國際上競相研究開發(fā)的重要方向。然而,儲氫合金在充放電循環(huán)過程中暴露的易粉化、易氧化、不耐腐蝕等問題嚴(yán)重影響了電池的各項性能。為了減少這些現(xiàn)象的發(fā)生,提出對合金進(jìn)行表面處理,其目的在于改變合金的表面狀態(tài),從而改變合

6、金的有關(guān)動力學(xué)性能,使合金的潛在性能得以發(fā)揮。張大為,男,26歲,實習(xí)研究員,主要從事儲氫合金表面處理的研究。國家863資助項目　1996210225收稿,1997209210修回·20·化學(xué)通報　1998年第2期1　表面層的作用表面處理,顧名思義是對表面進(jìn)行化學(xué)或者物理處理。因此,了解儲氫合金表面層在吸放氫過程中充當(dāng)什么角色是很有必要的。在固氣反應(yīng)中,儲氫合金表面的催化作用如圖1(a)所示:氫氣在合金表面解離成氫原子,氫原子向合金內(nèi)部擴散,并吸藏在金屬原子間隙中。當(dāng)體系升溫時,氫又被釋放出來。反復(fù)吸放氫,合金圖1　

7、儲氫合金在氣相和電化學(xué)反應(yīng)中表面的比較體積發(fā)生膨脹并最終導(dǎo)致微粉化。合金的粉化使得合金表面積迅速擴大,這就加快了氫解離和擴散的反應(yīng)速度。在氣相反應(yīng)中,如果使用高純氫氣,合金的氧化和劣化問題表現(xiàn)并不突出。在固液反應(yīng)中,儲氫合金表面的催化作用如圖1(b)所示:當(dāng)體系構(gòu)成回路時,水在合金表面分解生成原子氫,氫向表面內(nèi)部擴散并被吸藏。當(dāng)通以反向電流時,氫釋放出來并被氧化成水。由于電子是通過合金表面這一傳播媒介傳導(dǎo)給電解液,因此,具有良好電子傳導(dǎo)性的表面(有效表面)就成為制約電極反應(yīng)的重要因素。此外,由于金屬氫化物在電解液中容

8、易氧化分解,所以表面層的保護能力將決定合金的氧化速度。總而言之,在固液反應(yīng)中,改善合金表面的導(dǎo)電性、催化活性、氫擴散性以及耐腐蝕性將有利于提高電極循環(huán)壽命和快速充放電等性能。2　儲氫合金的表面處理[1]211　合金的氧化溶解和表面化學(xué)修飾儲氫合金在平衡氫電位下,合金構(gòu)成元素除Ni、Co、Cu以外均有被氧化的傾向,而Ni、Co、Cu由于再生能力強