稀土類化合物(LaNi5)|鈦系化合物(TiFe)|鎂系化合物(Mg2Ni)金屬合金儲氫材料

一些金屬化合物具有異乎尋常的儲氫能力，如稀土類化合物（LaNi5）、鈦系化合物（TiFe）、鎂系化合物（Mg2Ni）以及釩、鈮、鋯等金屬合金。這些化合物可以像海綿吸水一樣大量吸收氫氣,并且安全可靠,人們形象地稱之為儲氫金屬。

中文名：儲氫金屬

外文名：Hydrogenstoragemetal

原理：與氫氣發(fā)生可逆反應

代表金屬：鎂、鈦、釩、鈮、鋯等

應用：儲氫、能量的轉(zhuǎn)化和儲存

類別：化學鍵儲氫

儲氫原理

研究證明，儲氫金屬之所以能吸氫是因為它和氫氣發(fā)生了化學反應。氫氣在其表面被催化而分解成氫原子，然后氫原子再進入金屬點陣內(nèi)部生成金屬氫化物，這樣就達到了儲氫的目的。由于這個反應是一個可逆反應，M(金屬，固相)+H2(氣相，PH2氫壓力)MHX(金屬氫化物，固相)。所以，在使用時可制氫氣的釋放。

稱得上“儲氫合金”的材料就像海綿吸水那樣能可逆地吸放大量氫氣。一旦氫與儲氫合金接觸,即能在其表面分解為H原子,然后H原子擴散進入合金內(nèi)部直到與合金發(fā)生反應生成金屬氫化物。此時,氫即以原子態(tài)儲存在金屬結(jié)晶點內(nèi)(四面體與八面體間隙位置)。在一定溫度和氫壓條件下的這一吸、放氫反應式可以寫成:

合金吸氫時放熱,放氫時吸熱。

從上述的簡單描述中我們可以進一步概括歸納出這種儲氫技術的特點和適合的應用領域。儲氫合金對氫具有選擇吸收特性,只能吸氫而不能吸收(或極少吸收)其它氣體,這使其具備了提純或分離氫氣的功能。氫化反應后氫是以原子態(tài)(而不是分子)方式儲存,故儲氫密度高,安全性好,適于大規(guī)模氫氣儲運。

儲氫意義

一個單位體積的儲氫金屬材料,可以吸收自身體積1300倍的氫氣(標準狀態(tài))，較好地解決了氫氣的儲存和運輸問題。其意義**深遠，一是使占地球表面79%的浩瀚海洋有可能成為人類的動力之源。二是由于儲氫金屬材料儲氫密度大、壓力低，所以可以做成小型儲氫容器直接裝在某些實驗設備用作氫源(如氫原子鐘)。三是利用儲氫金屬放氫吸熱、吸氫放熱的特性，可以獲得液氫溫度并用以制成無振動制冷機，在軍工和航天上具有重要應用。四是利用儲氫金屬放氫壓力隨溫度大幅度變化的特性可以制成沒有振動的壓縮機。人類還可以把儲氫金屬用作燃料電池的電極從而制成發(fā)電裝置。總之，儲氫金屬是一種新型功能材料,其應用領域是**廣泛的。

儲氫金屬分類

金屬儲氫材料可分為兩大類，一類是合金氫化物材料,另一類是金屬配位氫化物材料。某些金屬或合金與氫反應后以金屬氫化物形式吸氫，生成的金屬氫化物加熱后釋放出，利用這一特性儲氫，其儲氫密度可達標準狀態(tài)下氫氣的1000倍,與液氫相同甚至超過液。**,趨于成熟和具備實用價值的金屬氫化物儲氫材料主要有稀土系、Laves相系、鎂系和鈦系四大系列。

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