储氢材料和形状记忆合金.ppt
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1、一、绪言,氢二十一世纪的绿色能源,2023/9/21,1,1.1能源危机与环境问题,化石能源的有限性与人类需求的无限性石油、煤炭等主要能源将在未来数十年至数百年内枯竭!(科技日报,2004年2月25日,第二版)化石能源的使用正在给地球造成巨大的生态灾难温室效应、酸雨等严重威胁地球动植物的生存!人类的出路何在?新能源研究势在必行!,1.2 氢能开发,大势所趋,氢是自然界中最普遍的元素,资源无穷无尽不存在枯竭问题氢的热值高,燃烧产物是水零排放,无污染,可循环利用氢能的利用途径多燃烧放热或电化学发电氢的储运方式多气体、液体、固体或化合物,2023/9/21,3,1.3 实现氢能经济的关键技术,廉价而
2、又高效的制氢技术安全高效的储氢技术开发新型高效的储氢材料和安全的储氢技术是当务之急车用氢气存储系统目标:IEA:质量储氢容量5%;体积容量50kg(H2)/m3DOE:6.5%,62kg(H2)/m3,2023/9/21,4,2023/9/21,5,二、不同储氢方式的比较,气态储氢:能量密度低不太安全液化储氢:能耗高对储罐绝热性能要求高,2023/9/21,6,二、不同储氢方式的比较,固态储氢的优势:体积储氢容量高无需高压及隔热容器安全性好,无爆炸危险可得到高纯氢,提高氢的附加值,2.1 体积比较,2023/9/21,7,2023/9/21,8,2.2 氢含量比较,2023/9/21,9,三、
3、储氢材料技术现状,3.1 金属氢化物3.2 配位氢化物3.3 纳米材料,2023/9/21,10,金属氢化物储氢特点,反应可逆氢以原子形式储存,固态储氢,安全可靠较高的储氢体积密度,M+x/2H2,MHx+H,2023/9/21,11,3.1 金属氢化物储氢,目前研制成功的:稀土镧镍系钛铁系镁系钛/锆系,2023/9/21,12,稀土镧镍系储氢合金,典型代表:LaNi5,荷兰Philips实验室首先研制 特点:活化容易平衡压力适中且平坦,吸放氢平衡压差小抗杂质气体中毒性能好 适合室温操作 经元素部分取代后的MmNi3.55Co0.75Mn0.47Al0.3(Mm混合稀土,主要成分La、Ce、P
4、r、Nd)广泛用于镍/氢电池,2023/9/21,13,钛铁系,典型代表:TiFe,美Brookhaven国家实验室首先发明价格低室温下可逆储放氢易被氧化活化困难抗杂质气体中毒能力差实际使用时需对合金进行表面改性处理,2023/9/21,14,镁系,典型代表:Mg2Ni,美Brookhaven国家实验室首先报道储氢容量高资源丰富价格低廉放氢温度高(250300)放氢动力学性能较差改进方法:机械合金化加TiFe和CaCu5球磨,或复合,2023/9/21,15,钛/锆系,具有Laves相结构的金属间化合物原子间隙由四面体构成,间隙多,有利于氢原子的吸附TiMn1.5H2.5 日本松下(1.8)T
5、i0.90Zr0.1Mn1.4V0.2Cr0.4活性好用于:氢汽车储氢、电池负极Ovinic,2023/9/21,16,3.2配位氢化物储氢,碱金属(Li、Na、K)或碱土金属(Mg、Ca)与第三主族元素(B、Al)形成储氢容量高 再氢化难(LiAlH4在TiCl3、TiCl4等催化下180,8MPa氢压下获得5的可逆储放氢容量),2023/9/21,17,金属配位氢化物的的主要性能,2023/9/21,18,3.3碳纳米管(CNTs),1991年日本NEC公司Iijima教授发现CNTs,2023/9/21,19,纳米碳管储氢-美学者Dillon1997首开先河,单壁纳米碳管束TEM照片,多
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- 材料 形状 记忆 合金
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