功能材料概论5(储氢材料).ppt

5. 热泵 利用储氢材料的热效应和平台压力的温度效应，只需用低品位热源如工业废热、太阳能作能源，即可进行供热、发电、空调和制冷。过去一般为2段式热泵，1次升温，现发展成3段式热泵，2次升温，可使65~90℃废热水升温至130 ℃或更高，可直接用于产生蒸汽再发电，并可充分利用环境热，制成新型空调器和冰箱，可节能80％。 6. 用作催化剂 储氢材料可用作加氢和脱氢反应的催化剂，如LaNi5、TiFe用作常温常压合成氨催化剂、电解水或燃料电池上的催化剂。它可降低电解水时的能耗，提高燃料电池的效率。 7. 发展镍氢电池 由于镉有毒，镍镉高容量可再充式电池因废电池处理复杂已处于被淘汰的阶段。因此金属氢化物镍氢电池发展迅速，基本化学过程是： 如以储氢材料作电极材料，则放电时从储氢材科中放出氢，充电时则反之，对于TiCrVNi、TiNi等最高储氢量可达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。 负极合金上的电极反应机理 吸氢电极反应的机理 吸氢电极的氢化反应过程 可归纳为以下步骤： （1）水通过对流或扩散，液相传质到电极的固－液界面。 （2）电极表面电子转移。 （3）吸附的氢转化为吸收的氢。 （4）形成氢化物。 主要采用的材料：稀土类AB5型，AB2型。 氢化物电极的储氢合金必须满足的要求： （1）在碱性电解溶液中良好的化学稳定性； （2）高的阴极储氢容量； （3）合适的室温平台压力； （4）良好的电催化活性和抗阴极氧化能力； （5）良好的电极反应动力学特征。 8. 温度传感器、控制器 储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。从储氢材料的p-T曲线找到p与T的对应关系，将小型储氢器上的压力表盘改为温度指示盘、经校正后即可制成温度指示器，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。 储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、控制器和动力源、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，金属氢化物储氢材料还可以用作吸气剂，绝热采油管，微型压缩致冷器等。 30kg汽油 500km 10kg氢(内燃机) 5kg氢(燃料电池) 车载储氢的要求： 1-10bar 0-100℃ △H=15~24KJ?mol-1?H. 9. 氢能源汽车 企业 型号 最高时速 行程 氢源 通用 氢动一号 140km/h 400km 液氢 德国宝马 内燃机引擎，140L的液氢储罐 1000km以上 液氢 马自达 DEM10-FCEV 140km/h 170km 储氢合金 能源变换设备公司 - 482km 镁基合金 丰田 FCHV3 150km/h 300km以上 金属氢化物 戴姆勒-克莱斯勒 NECAR2/1996 110km/h 250km 压缩氢气 戴姆勒-克莱斯勒 NECAR4/1999 145km/h 450km 液氢 戴姆勒-克莱斯勒 Natrium/2001 80km/h 483km 硼氢化钠 戴姆勒-克莱斯勒 NECAR5/2000 150km/h 450km 甲醇催化重整 通用 Precept FCEV/2000 193km/h 800km 金属氢化物 通用 ChevyS-10/2001 112km/h 880km 汽油催化重整 BMW-Hydrogen7 BMW H7是在宝马7系的基础上研制的，它拥有两个燃料箱，分别可存储7.99kg的液态氢和74L的汽油，其搭载的V12发动机既可以燃烧氢燃料，又可以使用汽油。并且使用任何一种燃料都可以产生260马力的最大功率，0-100km/h的加速时间为9.5秒。 车辆优先选择燃烧氢气作为动力的。在这里，动力完全是由燃烧氢气产生的，而不是氢燃料电池。BMW H7还拥有一个双重模式的电机组，通过触摸一个按钮，能够快速便捷地从氢驱动转换到传统的汽油驱动。并且宝马公司表示，只要氢燃料的供应充足，使用双模动力单元的H7，即便是在进行动力切换时，都能够拥有与顶级汽油车款相媲美的便利与舒适性。 马自达 RX-8 Hydrogen RE 氢和汽油双燃料切换系统的氢转子引擎，汽油作为应急能源。 后部行李箱嵌入了350标准大气压的储氢罐（容量74L），据称可以行驶60km左右。“700大气压的储氢罐也在研究之中 。” 储氢材料——氢汽车研发展望 氢动力技术存在一些问题，包括廉价环保的制氢技术、高含量低能耗储氢技术、加氢站的建设。氢气车