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1、第五章貯氫材料教學(xué)目標(biāo)1、了解貯氫合金性能特點及類別2、掌握貯氫作用機理了解稀土鑭鎳系貯氫合金3、了解貯氫合金的應(yīng)用4、了解貯氫合金的制備方法重點貯氫作用機理稀土貯氫合金貯氫合金應(yīng)用化學(xué)化工學(xué)院:方玲2.金屬氫化物與貯氫材料目錄4.貯氫合金的應(yīng)用1.緒論貯氫材料制備和性能1.緒論化石能源的有限性與人類需求的無限性－石油、煤炭等主要能源將在未來數(shù)十年至數(shù)百年內(nèi)枯竭!!!（科技日報，2004年2月25日，第二版）人類的出路何在？－新能源研究勢在必行！能源危機與環(huán)境問題化石能源的使用正在給地球造成巨大的生態(tài)災(zāi)難－溫室效應(yīng)、酸雨等嚴(yán)重威脅地球動植物的生存!!氫是自然界中最普遍的元素，
2、資源無窮無盡－不存在枯竭問題氫能開發(fā)，大勢所趨氫的熱值高，燃燒產(chǎn)物是水－單位質(zhì)量熱量高于汽油兩倍以上的高能密度;零排放，無污染，可循環(huán)利用氫能的利用途徑多－燃燒放熱或電化學(xué)發(fā)電氫的儲運方式多－氣體、液體、固體或化合物廉價而又高效的制氫技術(shù)－太陽能光解制氫實現(xiàn)氫能應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)安全高效的儲氫技術(shù)－開發(fā)新型高效的儲氫材料和安全的儲氫技術(shù)是當(dāng)務(wù)之急車用氫氣存儲系統(tǒng)目標(biāo)：IEA:質(zhì)量儲氫容量>5%;體積容量>50kg(H2)/m3DOE(美國的):>6.5%,>62kg(H2)/m3氣態(tài)－高壓鋼瓶(氫氣瓶)來儲存氫氣,但鋼瓶儲存氫氣的容積小,瓶里的氫氣即使加壓到150個大氣壓,所裝氫
3、氣的質(zhì)量也不到氫氣瓶質(zhì)量的1%,而且還有爆炸的危險;三大儲氫方式液態(tài)－將氣態(tài)氫降溫到-252.6度變?yōu)橐后w進行儲存,能耗大,而且需要超低溫用的特殊容器,防止液態(tài)氫汽化。固態(tài)－儲氫密度與液態(tài)相同或更高，安全。氣態(tài)－a.能量密度低b.不太安全三大儲氫方式的比較液態(tài)－a.能耗高b.對儲罐絕熱性能要求高固態(tài)－a.體積儲氫容量高b.無需高壓及隔熱容器c.安全性好，無爆炸危險d.可得到高純氫，提高氫的附加值不同儲存介質(zhì)條件下的貯氫量儲存介質(zhì)存在狀態(tài)氫相對密度貯氫量(wt.%)貯氫量(g/ml)標(biāo)準(zhǔn)態(tài)H2氣態(tài)(1atm)11000.00008高壓H2氣態(tài)(150atm)150100(0.8
4、0*a)0.012液態(tài)H2液態(tài)778100(~5.0*b)0.062MgH2固態(tài)12227.600.098LaNi5H6固態(tài)11481.370.092TiFeH1.95固態(tài)10561.850.084Mg2NiH4固態(tài)10373.600.083VH2固態(tài)19443.810.156*a－含47升氫氣瓶重量；b－含液氫冷卻系統(tǒng)重量.withsizerelativetothesizeofacar.Volumeof4kgH2compactedindifferentways氫含量比較2.金屬氫化物與貯氫合金貯氫材料（HydrogenStorageMaterials）是在通常條件下能可逆地
5、大量吸收和放出氫氣的合金或金屬間化合物。 其作用相當(dāng)于儲氫容器 在室溫和常壓條件下能迅速吸氫并反應(yīng)生成氫化物，使氫以金屬氫化物的形式貯存起來，在需要的時候，適當(dāng)加溫和減少壓力，使這些貯存著的氫釋放出來以供使用。元素周期表中，除He、Ne、Ar等稀有氣體外，幾乎所有的元素均能與氫反應(yīng)生成氫化物或含氫化合物。離子鍵型(氫與堿金屬、堿土金屬反應(yīng))：氫以H-與金屬結(jié)合，比較牢固,如LiH,MgH2。生成熱大，十分穩(wěn)定，不易于氫儲存。金屬型(大多數(shù)過渡金屬與氫反應(yīng))：形成不同類型金屬氫化物，氫表現(xiàn)為H-與H+之間的中間特性，氫與這些金屬的結(jié)合力比較小，加熱時氫就能從這些金屬中放出，而且
6、這些金屬氫化物的儲量大，但單獨使用一種金屬形成氫化物生成熱較大（小或負(fù)值），氫的離解壓低（高），貯氫不理想。氫化物類型和貯氫合金成分選擇依據(jù)共價鍵高聚合型,氫與硼及共附近元素反應(yīng)的共價鍵型化合物如B2H6。分子型，指氫與非金屬反應(yīng)的分子型化合物NH3、H2O等作為儲氫合金必須容易吸收氫，又能不太困難釋放氫。共價鍵型化合物中氫與元素的鍵和作用不強，氫化物的穩(wěn)定性差、易分解，氫在這種化合物中不易存留。分子型和大多數(shù)離子鍵型氫化物十分穩(wěn)定很難分解，即氫化物中的氫不易釋放出來適合做儲氫材料的主要是一些適當(dāng)?shù)慕饘冁I型氫化物。絕大多數(shù)能形成單質(zhì)氫化物的金屬由于生成熱太大（絕對值）不適于作
7、為儲氫材料。通常要求儲氫合金的生成熱為（-29.26~-45.98）kJ/molH2。為了獲得合適的氫化物分解壓與生成熱，必是由一種或多種放熱型金屬（Ti、Zr、Ce、Ta、V等）和一種或多種吸熱型金屬（Fe、Ni、Cu、Cr等）組成的金屬間化合物，如LaNi5和TiFe。適當(dāng)調(diào)整金屬間化合物成分，使這兩類組分相互配合，可使合金的氫比物具有適當(dāng)?shù)纳蔁岷蜌浞纸鈮?。其中有的過渡金屬元素對氫化反應(yīng)時氫分子分解為氫原子的過程起著重要的催化作用。實用的貯氫材料就具備以下條件①吸氫能力大，即單位質(zhì)量或單位體積儲氫
