贮氢合金第三章.ppt

1、2020/7/16/13:09:12,第三章 贮氢合金及其制备,成为贮氢合金的条件 对贮氢合金的要求 贮氢合金的分类 贮氢合金的制备 贮氢合金的用途,2020/7/16/13:09:12,一）成为贮氢合金的条件,2020/7/16/13:09:12,吸氢量大，释放量也大。 用于贮氢时生成热尽量小，蓄热时生成量尽量大。 平衡氢压适当，室温下为几个大气压，便于贮放氢。,二）对贮氢合金的要求,2020/7/16/13:09:12,吸氢、释氢速度快。吸氢、释氢时平衡压差（滞后）小。 反复吸氢、释氢时粉化倾向小，贮氢性能稳定。 化学性质稳定，贮存和运输时性能可靠、安全、无害。 价格便宜。,2020/7/

2、16/13:09:12,三）贮氢合金的分类,2020/7/16/13:09:12,1968 年 Reilly 等首次发现贮氢合金,其后三个发展阶段,（1） LaNi5 的 AB5型合金,（2）Laves相结构的 AB2 型合金,（3）镁基合金和钒固溶体 型合金,镁基贮氢合金 吸氢量大 MH2为 7.6% ,M2NiH4 为 3.6%,资源丰富 价格低廉 对环境污染小,最有 前途,2020/7/16/13:09:12,稀土系贮氢合金SEM形貌,2020/7/16/13:09:12,四） 贮氢合金的制备,制备方法对贮氢合金的性能有很大的影响 成分确定,制备工艺决定贮氢合金电化学性能,2020/7/

3、16/13:09:12,制备方法以镁基贮氢合金为例,方法一 熔炼法,特点： 1968年 美国布鲁克-海文实验室 Mg2Ni合金,设备简单、产率高、易于产业化,炼制的合金活化困难、电化学、贮氢性能差 原料镁易挥发，需做保护熔炼,流程图,2020/7/16/13:09:12,方法二 粉末烧结法,原理：超细粉末粒度变细，粉末表面曲率变大，表面能高，表面张力向颗粒内部压力增大，使超细粉末的物理性能改变，熔点下降，降低了烧结温度，制备出大块贮氢合金。,（基于粉末冶金技术）,优点：直接压制成合金电极，工艺简单，成本较低。 缺点：烧结式的电极孔率低，难以提高比容量，越来越不能满足要求。,实例： 贮氢合金粉末

4、 加压成型 真空烧结1h（800900） 冷却过程中通入氢气制成金属氢化物电极,2020/7/16/13:09:12,方法三 扩散法（球磨扩散、置换扩散）,球磨扩散,高温固相扩散，扩散之前，Ar气保护机械球磨获得粒度小、混合均匀的金属粉末,适于熔炼相差比较大的金属元素合成合金。,按照设定合金的组成原子比例将原料金属粉末充分球磨30120min，在一定压力下压成圆形小片，放入退火炉，氩气保护恒温一定时间，使合金粉末组元在固态下相互扩散制得合金。,流程简介,2020/7/16/13:09:12,优点：条件温和，不需高温，简单方便，易于操作、合金组成易控制 不足：解吸温度偏高,2020/7/16/1

5、3:09:12,置换扩散,南开大学 申泮文院士,利用Mg的化学活泼性,方法简介： 将无水NiCl2、CuCl2或CuCl溶解在有机溶液如二甲基甲酰胺中，用过量镁粉置换，镍和铜平稳的沉积在镁上，将所得产物在保护性气氛500600进行热扩散使合金均匀化即得到Mg基合金。,2020/7/16/13:09:12,优点：制备合金成分均匀、活性较高、易加氢活化、吸放氢速度加快，氢化物热分解温度明显降低，吸放氢性能良好 不足：工艺复杂，操作繁琐，适应范围较窄，合成的合金吸放氢温度达不到Ni-MH电池负极材料的要求。,2020/7/16/13:09:12,五） 贮氢合金的用途,2020/7/16/13:09:12,2020/7/16/13:09:12,2020/7/16/13:09