1。3 国内外发展状况

1。4 储氢合金的研究与发展

1。4。1 金属合金储氢

区别于物理吸附，金属合金储氢是通过金属合金和氢之间形成的化学键完成的，所以放氢过程是需要吸收热量的。金属储氢合金由于本身的结构特征，可以通过化学键的生成和断裂来进行氢气的吸收和释放。由此，氢气的储存密度非常高。并且，容器的密封不能完全决定氢气的密封，而是通过吸热，放热过程进行控制，更加的安全，便利。并且，由于氢气是通过化学键存储在金属合金内，所以，吸热后释放的氢气纯度很高。由此也可以知道金属储氢系统的放氢量取决于系统外面的加热量的多少。但是，并不是所有的可以形成金属氢化物的金属或者金属合金都可以作为储氢材料。它必须具备以下条件：（1）吸放氢的速度快，操作不耽误时间。（2）吸放氢滞后小、（3）易活化，单位质量下的储氢量大、（4）耐腐蚀，抗氧化能力显著、（5）能多次吸收，再生能力强。（6）平台性能好，平台压适中。（7）作为储氢材料氢化反应生成焓应小。（8）原料多，价格适中。经过半个世纪的各国学者的不懈努力，形成了目前比较成熟的储氢合金有钛系、稀土系，镁系和澜系四大系列。

氢在通过被溶解于过渡金属或过渡金属晶格中时，会形成间隙型化合物。溶解浓度[H]M与溶体平衡氢压PH2的平方根成正比关系：PH22Q[H]M  。据吉布斯相律。在一定氢压PH2(平高线压力)下进行MHx，固溶相和MHy氢化物相(y》z)的生成反应如下式：

(y-x)/y被称之为储氢材料效率。生成金属氢化物的反应几乎全部都要放出热量，Q为负数。根据上述平衡关系式得：

这里．反应生成的标准自由焓变化量记作△Ho；反应生成的标准自由熵变化量记作△S．

以上可以看出，氢以原子的形态被储存于合金中。当氢原子被重新释放出来时，会经历如扩散、相变、化舍等过程等一系列变化。这些过程都与放热过程的效果和反应时的速度所制约，受到限制。不会轻易爆炸，安全系数很高．用作氢储存的金属氢化物．要求它的的主要性能有：①在室内的正常温度下就可以达到反应合适的吸氢压力；②组分一压力曲线宽而平坦．而且滞后小；③氢化物的生成热与氢的燃烧热比值小；④容易活化；⑤具有良好的抗氧化的性能；⑥花费少。

1。4。2 Ti—Fe系

美国的布鲁克海文幽立实验室在1969年最早合成了Fe-Ti，它是一种具有CsCi结构的储氢合金，它的储氢百分数是1。8wt%。生成的氢化物在室温的环境下的解吸压力是105Pa数量级。Fe-Ti的花费价格很低，但是它在450℃时的高活化温度和5×106Pa的活化压力都很难达到、并且滞后很大、抗氧化的性能不好。使用的寿命很短，但是，可以采用Mn、Cr，Co，Ni、V等元素部分取代Fe或Ti元素得方式来得到一系列多元合金来提高Fe-Ti的性质。

1。4。3 稀土系(AB5型)

以LaNi6作为例，它的储氢合金是CaCu5型六方结构。吸氢平台Ⅱ的解吸性能很好，具有很好的储氢性能(合适的氢压、滞后系数很小，很容易活化和具有较强的防止中毒能力)，但价格太高。为降低花费．通过使用稀土元素(主要为La、Pe、Pr、Nb)的混合物Mm取代La．制得了MmNi5．后又用Ca、Cu、Mn、Fe、Al等金属部分置换了Mm或Ni，就制得稀土类储氢合金。通过调整MmNi5中Ni的比例，可以得到用于不同用途的稀土型金属氢化物。

1。4。4 镁系储氢合金来.自^优+尔-论,文:网www.youerw.com +QQ752018766-

镁系合金最具有代表性的合金是Mg2Ni，它在美国由布鲁克海文国立实验室率先成功研制。这类合金的储氢量很大可高达3·6wt%。而且重量很轻、解吸等温线平坦、滞后小，很容易移动和运输，从这方面考虑，所以镁系是一种理想的储氢合金．缺点是脱氢时的温度高(解吸压力为105Pa时，解吸温度为287℃)，吸氢(解吸)速度很低。热焓增量大．为了提高其吸(放)氢的速度可以通过添加Ca、Cu、Al和稀上金属形成适合不同用途的Mg2Cu、Mg2Ca等镁系储氧台金。