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储氢材料的分类-镁系合金1

来源:https://www.xiutupi.com 发布时间:2021-10-09热度:

自从20世纪60年代二元金属氢化物问世以来,世界各国从未停止过对新型储氢合金的研究与开发。为满足各种性能的要求,人们己在二元合金的基础上,开发出三元及三元以上的多元合金。
但不论哪种合金,都离不开AB两类元素。
其中,A类元素是容易形成稳定氢化物的发热型金属,如Ti,Zr,La,Mg,Ca,Mm(混合稀土金属)等;
B类元素是难以形成氢化物的吸热型金属,如Ni,Fe,Co,Mn,Cu,Al等。按照其原子比的不同,它们构成AB5型、AB2型、AB型、A2B型四种类型。
从ABs型到AzB型,金属A的量增加,吸氢量也有增加的趋向,但反应速度减慢、反应温度增高、容易劣化等问题也随之增多。
因此,为适应实际应用的要求,对合金AB两者的替代、合金的显微结构、表面改质、制取工艺等方面做了大量的研究与开发。

下面介绍几种典型的储氢材料
镁系储氢合金具有较高的理论储氢容量,达到26%(质量分数),而且吸放氢平台好、资源丰富、价格低廉,应用前景十分广阔,被认为是最有前途的储氢合金材料,吸引了众多的科学家致力于开发新型镁系合金。
但镁系储氢材料具有氢化一脱氢动力学特征差、吸放氢速率较慢、放氢温度过高、镁及其合金在碱液中的抗腐蚀性能差等缺点,使其实用化进程受到限制。
1960年发现镁(Mg)能形成MgH 2,其吸氢量高达⑩M⑥(H)=入6%。

MgH z缺点:稳定性强,释放温度高且速度慢,释氢困难。如M8和H z需在00℃一400℃,24—40 MPa才能反应;放氢时,需在287℃,坟1MPa才能进行。

为了克服其脱氢温度高(>573K)和动力学性能差的缺点,研究人员采用了纳米化、添加催化剂、制备纳米复合材料、表面改性和合金化等多种手段,这些方法对改善镁的动力学性能效果显著,但MgH z的脱氢温度一直受到高形成熔(一74U/m01.H 2)的限制。通过调整储氢合金的成分和结构,合金化有可能降低MgH 2的形成烙和改善其动力学性能。

新开发的镁系吸氢合金Mg2Nih。xo M。x9(MMgz—⑩x6M⑩x6Ni(M=Al,Ca)比MgHz的性能好。

目前的研究重点主要包括以下几个方面。

(1)元素取代:
通过元素取代来降低其分解温度,并同时保持较高的吸氢量。

元素取代主要是对Mg与Ni形成的合金体系中的2种金属间化合物Mg 2Ni和MgNi2组元的取代。
一般采用I d族至V n族放热型金届元素(如Ti,V,Ca,Zr,Re和A1等)部分取代Mg2Ni中的Mg,用仍u族至观s族吸热型金属元素(如Fe,Cr,co,Zn,cu,N等)来部分取代B侧元素Ni。
但取代元素一般使合金容量不同程度地
降低,这是由于加入取代元素后,吸氢元素所占的比例进一步减小,从而导致容量降低。

储氢材料的分类-镁系合金1第1张图

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