儲氫合金分類
儲氫合金分類
儲氫材料可以分為金屬儲氫材料、非金屬儲氫材料、有機液體儲氫材料和其他儲氫材料等四類。
金屬氫化物儲氫材料中的氫以原子狀態(tài)儲存于合金中，重新釋放出來時經(jīng)歷擴散、相變、化合等過程。這些過程受熱效應與速度的制約，不易爆炸，安全性強。根據(jù)所含元素種類的不同，金屬氫化物儲氫材料可分為稀土系(AB5型)、鋯系(AB2型)、鐵鈦系(AB 型)、釩基固溶體和鎂系(A2B 型)五大類。
① AB5型儲氫合金：該類合金是以 LaNi5為基礎發(fā)展起來的一類儲氫合金，其晶體結構屬于六方 CaCu5型結構。在目前使用的 AB5型儲氫合金中，A 組分由一種或多種稀土元素組成，B 組分由 Ni 和其它金屬(如 Ni, Co, Mn, Al 等)組成。此類型合金具有活化容易，高倍率放電性能好，p-C-T 平臺平坦、易調節(jié)，電催化活性好等優(yōu)點，但其放電容量相對較低，合金在循環(huán)過程中容易粉化、氧化，從而降低了合金的循環(huán)壽命?，F(xiàn)在，稀土系(AB5型)儲氫合金已經(jīng)用于生產(chǎn)鎳氫電池的負極材料，實現(xiàn)了基礎研究向產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的轉變，但是由于 AB5型儲氫材料吸氫量小(約 1.4wt%-1.5wt%左右)，循環(huán)穩(wěn)定性差，所以效果并不理想。
② AB2型儲氫合金：該合金又稱 Laves 相合金，目前研究*多的是以 ZrV2，ZrCr2，ZrMn2
等為代表的鋯基合金，屬于 Laves 相拓撲密集型結構，典型的結構是立方的 C15 型和六方的 C14 型。它儲氫容量大，在電解液中穩(wěn)定性好，循環(huán)壽命長，被認為是*有前途的新一代 MH/Ni 電池用負極材料。但此合金易在表面形成一層致密的具有單斜結構的鋯氧化物薄膜，不易活化，高倍率放電性能極差。采用添加微量稀土，陽極氧化處理和熱堿浸泡處理技術，可以改善合金微粒表面狀態(tài)，提高電極反應性能和活化性能。
③ AB 型儲氫合金：該合金主要以 TiNi 和 FeTi 合金為代表，具有活化后儲氫量大(其中 FeTi 理論值為 1.86wt%)、熱力學性能好，材料便宜等優(yōu)點。但這種合金因密度大而活化困難(需在 400℃以上高溫和高真空條件下進行熱處理)，并易受CO2、CO、H2O、Cl2和 O2等雜質氣體毒化而失去活性。采用與過渡金屬、稀土元素合金化和通過表面處理技術可改善合金的活化性能和抗毒化性能。
④ A2B 型儲氫合金：以 Mg2Ni 為代表的鎂基儲氫合金具有儲氫容量大、價格便宜且資源豐富等特點，多年來一直受到各國的*重視，被認為是*有前途的儲氫材料之一。但由于晶態(tài)鎂基合金為中溫型儲氫合金，且吸放氫動力學性能較差，使其難以得到應用。研究發(fā)現(xiàn)通過使晶態(tài) Mg-Ni 合金非晶化，利用非晶合金表面的高催化活性，可以顯著改善鎂基合金吸放氫的熱力學和動力學性能，使其具備良好的電化學吸放氫能力。該類合金循環(huán)壽命與實用化的要求也有較大距離。
幾類金屬氫化物儲氫合金的基本性質見表 1.2。
表 1.2 儲氫合金分類
Table1.2 Category of the hydrogen storage alloys
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