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特种储氢材料及其测试设备的研究 答辩人：程宏辉 指导老师： 杨 柯 研究员 陈德敏 副研究员 2006年8月 纲要 一.研究背景与目的 研究目标 金属氢化物空调的工作原理 可逆吸氢量大，吸氢原子数与金属原子数之比H/M0.5 反应焓的值，冷却循环时ΔHa ≤ΔHb 吸氢和放氢的滞后系数小ln ( Pa / Pd ) 吸放氢平台长而平坦，平高线斜率d(lnP/d(H/M) ＜0.1 优良的吸放氢动力学特征和抗中毒、抗粉化性能 热容量小 价廉 2.2 金属氢化物空调用贮氢合金对的筛选模型 表 2.1 合金筛选模型的结果 2.3贮氢材料制备 合金制备： 真空电弧炉熔炼（30g） 真空感应炉熔炼 热处理： 合金锭封入真空石英管，在热处 理炉中 随炉升温至相应的 热处理温度，保温8小 时后淬火。 样品处理： 淬火后的合金经过打磨去除 氧化皮，研磨后使用。 2.4贮氢性能测试 2.5 低温端合金 2.5.1 (LaY)Ni4.8Mn0.2合金 (LaY)Ni4.8Mn0.2合金的贮氢性能 2.5.2 La0.6Nd0.4Ni4.8Mn0.2Cux合金 La0.6Nd0.4Ni4.8Mn0.2Cux合金的P-C-T曲线 2.5.3 MmNi4.5Cr0.5-xZrx合金 MmNi4.5Cr0.5-xZrx合金的晶格参数 MmNi4.5Cr0.5-xZrx合金的P-C-T曲线 MmNi4.5Cr0.5-xZrx合金的动力学性能 2.6高温端合金 2.7筛选出的金属氢化物空调工作合金对 2.8本章小结 MmNi4.5Cr0.5-xZrx合金中随着Zr含量的增加，合金的晶胞体积增大，P逐渐升高， fh减小，提高动力学和抗粉化性能，但合金的Ceff减少。 LaNixMn0.26Aly合金中，Ni含量的增加引起合金晶胞体积减小、P和Ceff增大、动力学性能提高，化学计量比合金较非化学计量比合金的贮氢性能更佳。过量Al替代Ni使得合金P和Ceff有所下降，动力学性能也有所降低。 根据建立的合金对筛选模型，从以上四组合金中选择出五对空调循环合金对, 它们在设定的工作条件下，理论COP达到较高的水平（0.40～0.49），因而有可能在金属氢化物空调的开发中应用。 三 影响金属氢化物空调工作效率COP的因  素及理论计算 3.1 空调系统效率COP值的理论计算公式 3.2 合金贮氢性能对空调系统工作氢容量和效率COP值的影响 3.3 循环温度对工作氢容量和COP值的影响 3.4 反应床对系统COP值的影响 3.5 循环时间对系统的影响 3.7 本章小结 1. 空调系统的COP值与循环氢量 密切相关。合金必须具有高贮氢容量、小的平台斜率和滞后系数。 2. 充分利用合金，提高系统的COP值，合金实际重量配比应尽量接近 ，充氢量尽量接近 。随着高温工作温度的升高，循环氢量不断增大，而COP值先增大后减小。随着低温操作温度升高，循环氢量增大，COP值增大。尽量减小反应床的重量 和比热CR，提高热交换率 。空调系统的循环时间存在最佳值。 3. LaNi4.61Mn0.26Al0.13/La0.6Y0.4Ni4.8Mn0.2贮氢合金对在操作温度180℃/40℃/20℃的条件下，其理论的COP最大值为0.42。 四 金属氢化物空调系统传热性能优化 4.1 贮氢合金导热系数测试原理与方法 4.2 贮氢合金导热系数测试结果 4.2.1 合金粉末压块导热系数测试结果 4.2.2 石墨-合金粉复合压块导热系数测试结果 4.3 合金复合压块样品的贮氢性能 4.4 反应床传热试验装置 4.5 本章小结 五 金属氢化物空调循环特性测试 5.1 金属氢化物空调循环特性测试装置 5.2 金属氢化物空调循环特性测试 5.2.1 合金对制冷循环特性的计算方法 5.3 本章小结 六 结论 图2-20 LaNixMn0.26Aly合金在 333K时吸氢动力学曲线 LaNixMn0.26Al0.13中，合金的吸氢动力学性能随着合金中Ni含量x的减少而降低，这对应了合金中第二相增多的趋势。 Zr和过量Al的加入明显降