由于煤炭、石油、天然气资源日渐枯竭,氢能源的开发利用日益重要。氢的资源丰富、发热值高、不污染环境,但储存和运输难度很大。人们想到了用金属(或合金)储氢。
1.金属储氢基本原理
在一定温度和压力条件下,许多金属(或合金)能与氢发生反应生成金属氢化物,从而将氢储存起来。金属与氢的反应是一个可逆过程。正向反应,吸氢、放热;逆向反应,释氢、吸热。适当改变温度与压力条件,可使反应按正向、逆向反复进行,实现材料的吸、释氢功能。当降低温度或升高平衡氢压到一定范围时,合金吸氢,生成金属氢化物,同时放热;反之,金属氢化物分解,放出氢气,同时吸热。
2.储氢合金
虽然许多金属(或合金)都能与氢发生反应生成金属氢化物,但只有那些吸氢能力大、生成热及平衡氢压适当、吸氢和释氢速度快、传热性能好、价格便宜的金属(或合金)才有实用价值。目前已投入使用的储氢合金主要有镁系、稀土系和钛系几类。
(1)镁系储氢合金镁与镁基合金的储氢量大、质量轻、资源丰富、价格低廉,但分解温度高(250℃以上),吸释氢速度慢。向Mg中添加Cu或Ni,可加快氢化速度,降低氢化物的稳定性,降低释氢温度,但储氢量大大降低。
(2)稀土系储氢合金稀土系储氢合金的代表是LaNi5,其主要优点是室温即可活化、吸氢释氢容易、平衡压力低、抗杂质等,但成本高,限制了大规模应用。为了降低成本和改进性能,可用混合稀土取代La且Nis中的La而以及用其他金属置换部分混合稀土和Ni,称为多元稀土储氢合金。
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