第九章储氢材料和磁性材料分解.ppt

　　如以贮氢材料作电极材料，则放电时从贮氢材科中放出氢，充电时则反之。 　　对于TiCrVNi、TiNi等最高贮氢量可达260cm3/g的材料，放电量可比镍镉电池高1.8倍，可充放电1000次以上。 　　这类电池在宇航、手提式电子计算机、移动电话、电动汽车等行业中已得到广泛应用。 　　燃料电池是一种使燃料氧化时释放出的化学能直接转化为电能的电化学装置。 　　电极由多孔材料和催化剂组成，常用的燃料有氢气、甲醇等，氧化剂一般为氧气或空气。 　　常用的电解质有磷酸、氢氧化钾及离子交换膜等。 　　用金属氢化物作电极，结合固体聚合物电解质可以发展新型高效燃料电池，获效率可高达60%以上。 　　与一般化学电池不同，燃料电池中反应物质贮存于电池外部，只要不断地向电池供应燃料和氧化剂，同时从电池中排出反应产物，电池就可连续工作，因而容量不受电池质量和体积的限制。 　　与其他发电装置相比，燃料电池具有能量转换效率高、无噪声、无环境污染等优点。 　　燃料电池可作为大型电站和贮电站的建设，即电网低峰时用余电电解水制氢，高峰用电时则通过燃料电池产电。 6、温度传感器、控制器 　　贮氢材料的氢平衡压随温度升高而升高的效应可以用作温度计。 　　这种温度计体积小，不怕震动，而且还可以通过毛细管在较远的距离上精确测定温度。这种温度计已广泛用于各种飞机。 　　贮氢材料的温度压力效应还可以用作机器人动力系统的激发器和动力源，其特点是没有旋转式传动部件，因此反应灵敏，便于护制，反弹和振动小，还可用于抑制温度的各种开关装置。 　　此外，金属氢化物贮氢材料还可以用作吸气剂，绝热采油管，微型压缩致冷器等。 　　在贮氢材料的实际应用中尚存在以下问题： 　　(1)贮氢材料的粉化。 　　由于贮氢材料在吸氢时晶格膨胀，放氢时晶格收缩。如反复吸、放氢，则材料可因反复形变而逐渐变成粉末。 　　细粉末状态的贮氢材料在放氢时，不仅将导致氢气流动受阻，而且还可能随氢气流排到外部而引起公害。 　　(2)贮氢材料的传热问题 　　从贮氢材料中放出氢时，其速度比较快，温升较高，但由于贮氢材料的导热性很差(一般只有1w/m. ℃，与玻璃接近)，不容易使热效应有效地传递出来，因此有必要从技术上给予解决。 　　⑦ 在反复吸、放氢的循环过程中，合金的粉化小，性能稳定性好； 　　⑧ 对不纯物如氧、氮、CO、CO2、水分等的耐中毒能力强； 　　⑨ 储氢材料价廉。 (三) 影响储氢材料吸储能力的因素 　　① 活化处理 　　制造储氢材料时，表面被氧化物覆盖及吸附着水和气体等会影响氢化反应，采用加热减压脱气或高压加氢处理。 　　② 耐久性和中毒 耐久性是指储氢材料反复吸储的性质。向储氢材料供给新的氢气时带入的不纯物使吸储氢的能力下降称为“中毒”。 　　③ 粉末化 在吸储和释放氢的过程中，储氢材料反复膨胀和收缩，从而导致出现粉末现象。 　　④ 储氢材料的导热性 在反复吸储和释放氢的过程中，形成微粉层使导热性能很差，氢的可逆反应的热效应要求将其及时导出。 　　⑤ 滞后现象和坪域 用于热泵系统的储氢材料，滞后现象应小，坪域宜宽。 　　⑥ 安全性 (四) 储氢材料的种类 　　　　　① 镁系合金 　　　　② 稀土系合金 　　　　③ 钛系合金 　　　　④ 锆系合金 ① 镁系合金 　　镁在地壳中藏量丰富。MgH2是唯一一种可供工业利用的二元化合物，价格便宜，而且具有最大的储氢量。 　　MgH2缺点：释放温度高且速度慢，抗腐蚀能力差。 　　新开发的镁系吸氢合金Mg2Ni1-xMx (M = V，Cr，Mn，Fe， Co) 和Mg2-xMxNi (Al， Ca) 比MgH2的性能好。 　　镁系吸氢合金的潜在应用在于可有效利用250～400℃的工业废热，工业废热提供氢化物分解所需的热量。 　　目前，Mg2Ni 系合金在二次电池负极方面的应用已成为一个重要的研究方向。 ② 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