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第2章 贮氢合金 能源危机和开发新能源一直是人类发展进程中相互依赖和相互促进的两个重要因素。 燃烧1kg氢可发热1.25╳106KJ的热量 而氢的存贮则有两种方式：一种属物理方式贮氢 .另一种为化学方式，如金属氢化物 . 2.1金属贮氢原理 在一定温度和压力下，许多金属、合金和金属间化合物（Me）与气态H2可逆反应生成金属固溶体MHx和氢化物MHy 镍—金属氢化物电池（Ni—MH）工作原理 Ni—MH电池是以贮氢合金作负极，Ni（OH）2作正极，KOH水溶液作电解液的碱性蓄电池。这种蓄电池是利用吸氢合金在电位变化时具有吸氢和释放氢的功能，实现电池充放电。 2.2金属氢化物贮氢材料应具备的条件 金属氢化物是一种多功能材料，根据不同用途有不同要求。一般作为贮氢（包括电池用）和蓄热用金属或合金氢化物，应具备如下条件： 容易活化，单位质量、单位体积吸氢量大（电化学容量高）； 吸收和释放氢的速度快，氢扩散速度大，可逆性好； 有较平坦和较宽的平衡平台压区，平衡分解压适中，做贮氢用时，室温附近的分解压应为0.2-0.3MPa,做电池材料时为10-4－10-1MPa； 吸收、分解过程中的平衡氢压差，即滞后要小； 氢化物生成焓，作贮氢材料或电池材料时应该小，作蓄热材料时则应该大； 寿命长，反复吸放氢后，合金粉碎量要小，而且衰减小，能保持性能稳定，作电池材料时能耐碱液腐蚀； 有效导热率大，电催化活性高； 在空气中稳定，安全性能好，不易受N2、O2、H2O气、H2S等杂质气体毒害； 价格低廉、不污染环境、容易制造。每种金属氧化物都有各自的特性，可根据不同使用目的进行选择评价。 2.3 贮氢合金分类及开发现状 氢气保护，1000～1050℃，钢件表面镀TiC： TiCl4(l)+CH4(g)→TiC(s)+4HCl(g) TiCl4(l)+C(钢) +2H2(g)→TiC(s)+4HCl(g) TiC 化学气相沉积装置图 　利用特定模板结构的基质为模板进行合成。特定结构的基质模板包括多孔玻璃、沸石分子筛，大孔离子交换树脂等。 例如: 将Na-Y型沸石与Cd(NO3)2溶液混合, 离子交换后形成Cd-Y型沸石，经干燥后与H2S气体反应，在分子筛八面体沸石笼中生成CdS纳米粒子。 ⑶ 模板合成法 　在接近室温的条件(室温～100℃)下通过混合、研磨固体反应物直接形成生成物。 ⑷ 低温固相合成法 　　功能玻璃和功能陶瓷是无机非金属功能材料中的主要组成部分，近年来得到了迅速的发展。 　　新型功能玻璃除了具有普通玻璃的一般性质以外，还具有许多独特的性质，如磁光玻璃的磁—光转换性能、声光玻璃的声光性、导电玻璃的导电性、记忆玻璃的记忆特性等。 2. 功能玻璃和功能陶瓷发展的新特点 　　新型功能玻璃的发展以光功能玻璃为代表。作为蓝光、可见光元件上的转换材料、光存储显示材料及各种非线性光学玻璃特别引人注意，它们将占据未来的光量子时代，是功能玻璃材料研究的主要方向。快离子导体玻璃的发展也很快，有机—无机复合玻璃是玻璃研究者的又一大开拓目标。 功能陶瓷有以下几方面发展趋向： (1)微电子技术推动下的微型化(薄片化)和高速度化； (2)在安全和环保工作的促进下，发展传感器和多孔瓷； (3)重视材料复合技术； (4)加速智能化。 　　科学的发展，特别是学科交叉促进了无机非金属功能材料的发展。另一方面，材料本身的进展与相邻学科或技术的迅速发展关系很大。 　　例如量子物理、量子化学的发展促进了纳米陶瓷、磁性陶瓷等技术的发展；半导体物理的发展促进了各种电介质陶瓷、压电陶瓷的发展和应用；特别是缺陷物化的进展，使掺杂改性大面积地用于各种功能材料，包括无机非金属功能材料和功能高分子材料。 　　相关技术促进无机非金属功能材料的发展也有很多，例如：信息自动化促进了传感器；薄膜变薄涉及粉体制备技术；薄膜技术发展又促进铁电存储器的应用；高纯原料为功能陶瓷的发展创造了条件。 　　物理检测手段也影响材料发展，原来的显微图像是利用光性或电子性差别成像，而近代利用热性能或弹性力学性能差别可分别得出热像及声学像，从而揭示了新现象，对功能陶瓷作用很大。 　　各学科之间、学科与工艺技术之间的相互作用和渗透，对无机非金属功能材料的发展产生了深远的影响。 　　各学科的交叉，使各种功能材料之间的界限开始变得模糊，甚至各种材料组成的复合材料可通过协同作用获得最佳性能以及得到其他新功能。 1．影响功能高分子材料“功能性”的结构因素 结构决定性能，功能高分子材料之所以有许多独具特色的性能，主要与其结构因素有关。 　Ａ、骨架的性质，如润湿性、溶胀性，骨架的邻位效应等； 　Ｂ、在分子中起到特殊关键作用的官能团的性质。 三、功能高分子材料 　功能高分子材料