功能金属材料第四章贮氢合金2资料教程

2013-4-12
湘潭大学材料与光电物理学院
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相当钢瓶1/3重量的贮氢合金，可吸尽钢瓶内全部氢，而 体积仅为钢瓶的1/10。有的贮氢合金的贮氢量比液态氢还大。 贮氢合金一般在常温和常压下，比普通金属的吸氢量要高 1000倍，一种镁镍合金制成的氢燃料箱，自重l00kg，所吸收 的氢气热能相当于40kg的汽油，一种镧镍合金吸氢的密度甚 至达到了液氢的密度。表1显示了几种贮氢合金的贮氢能力。
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离子型
金属型氢化物
边界型
共价型氢化物
ⅠA
Li Na K Rb
ⅡA
Be Mg Ca Sr
ⅢB ⅣB ⅤB ⅥB ⅦB
Ⅷ
ⅠB
ⅡB
ⅢA
B Al
ⅣA
C Si Ge Sn
ⅤA
N P As Sb
ⅥA
O S Se Te
ⅦA
F Cl Br I
Sc Y
Ti Zr
V
Cr
Mn Tc
氢与ⅣB族的钛、锆、铪形成MH2型的间隙型氢化物，与VB族钒、铝、钽生
成非整比氢化物。这两族元素的吸氢量都与温度和压力有关，氢进入间隙位置 时，金属晶格膨胀。在加热或减压下，氢气放出，温度升高，氢含量下降。金
属型氢化物有金属光泽，有与金属相当的导电率、脆性。
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几种贮氢方法比较
psi是压力单位，定义为英镑/平方英寸(Pounds per square inch),145psi=1MPa
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汽车是消耗化石燃料的大户， 汽车是消耗化石燃料的大户，汽车尾气对于环境 的污染也是尽人皆知。要保护环境， 的污染也是尽人皆知。要保护环境，必须推广氢燃料 的汽车。 的汽车。 对汽车来讲，氢气的存储应当密度高、轻便、 对汽车来讲，氢气的存储应当密度高、轻便、安 全而且经济。一台装有24kg汽油可行驶400km 24kg汽油可行驶400km的发动 全而且经济。一台装有24kg汽油可行驶400km的发动 行驶同样的距离，靠燃烧方式需消耗8kg 8kg氢 机，行驶同样的距离，靠燃烧方式需消耗8kg氢，靠 电池供能则仅需4kg 4kg氢 4kg的氢气在室温和一个大气 电池供能则仅需4kg氢。4kg的氢气在室温和一个大气 压下体积为45m 这对于汽车载氢是不现实的。 压下体积为45m3，这对于汽车载氢是不现实的。目前 限制氢燃料汽车推广的最主要因素就是氢气的储存问 题。 传统的基于液化氢和高压气态氢的储存方法有很 大的弊端。要携带足够行驶400 500km的高压气态氢 400的高压气态氢， 大的弊端。要携带足够行驶400-500km的高压气态氢， 容器必须由能禁受住高达700bar压力的复合材料制成。 700bar压力的复合材料制成 容器必须由能禁受住高达700bar压力的复合材料制成。 如果发生撞车，后果不堪设想； 如果发生撞车，后果不堪设想；容器的绝热性对再次 充氢不利； 充氢不利；对压力进行有效的控制就更是一个
(2) 复合氢化物
复合氢化物是一类无机类盐化合物。 复合氢化物是一类无机类盐化合物。硼和铝的复 合氢化物或许是迄今为止最有前途的储氢材料， 合氢化物或许是迄今为止最有前途的储氢材料，它们 在可逆吸氢方面表现得很出色。 在可逆吸氢方面表现得很出色。他们最主要的优势在 材料中氢的质量百分比很高。 于，材料中氢的质量百分比很高。

耐硫酸露点腐蚀低合金钢 _____________________________
对降低硫酸露点腐蚀最重要的合金元素 仍然是 Cu、Cr 和 B。
➢ 其中Cu已经成为耐硫酸露点腐蚀钢的基本成分之一。 ➢ 一般Cu含量在0.2%-0.6%、Cr含量在1%-1.5%为宜。 ➢ 在含铜钢中同时加入W(<0.2%)与Sn(<1%)可以提高钢
1、纯金属的耐蚀特性
（1）金属的热力学稳定性 判断依据：标准电位值
（-0.414V、0V、+0.805V） （2）金属的钝化 热力学不稳定的金属在氧化性介质中容易钝化
易钝化的金属可作为合金元素 （3）腐蚀产物膜（机械钝态膜）的保护性能
4. 1 金属耐蚀合金化原理
2、金属耐蚀合金化的途径(P107)
硫酸露点腐蚀机理 _____________________________
✓ 燃料中的含硫量与空气过剩系数决定了SO3的量； ✓ SO3的量影响了露点温度(硫酸的凝结） ✓ 燃气中水分含量与金属表面温度决定了凝结H2SO4浓度
如：金属表面温度60度，硫酸浓度为40% 金属表面温度100度，硫酸浓度为70% 在金属表面温度低于露点20-60 ℃ ，硫酸浓度最大
耐硫酸露点腐蚀低合金钢 _____________________________
在锅炉的低温部位，由于SO3与水汽作用而凝结成 H2SO4，引起金属部件腐蚀，称硫酸露点腐蚀。
一般燃气中的含SO3量超过6*10-6，可以使环境露点 升高至150-170 ℃ 。
由于高硫重油或煤作燃料中含有SO2和SO3，因此以 此为燃料的的锅炉容易发生硫酸露点腐蚀。
硫酸露点腐蚀机理 _____________________________

AB 2型Laves 相贮氢合金的研究进展张羊换1,2,王国清1,董小平2,郭世海1,任江远2,王新林1(11钢铁研究总院功能材料研究所,北京　100081;21内蒙古科技大学材料学院,包头　014010)基金项目:国家自然科学基金重点项目(50131040),国家自然科学基金项目(50071050)。

作者简介:张羊换(1959-),男,内蒙古鄂尔多斯人,博士,教授;研究方向:贮氢合金。

摘　要:文章主要综述了AB 2型Laves 相贮氢合金的种类及性能特点以及合金化及制备工艺对合金电化学性能的影响。

介绍了AB 2型Laves 相贮氢合金研究的国内外动态及目前达到的水平,对AB 2型Laves 相贮氢合金未来的研究重点及发展方向提出了看法。

关键词:AB 2型Laves 相贮氢合金;电化学性能;制备工艺中图分类号:TG 13917 文献标识码:A 文章编号:1005-8192(2005)04-0025-06Development R esearch of AB 22TypeLaves Phase H ydrogen Storage AlloyZHAN G Yanghuan 1,2,WAN G Guoqing 1,DON G Xiaoping 2,GUO Shihai 1,REN Jiangyuan 2,WAN G Xinlin 1(11Department of Functional Material Research ,Central Iron &Steel Research Institute ,Beijing 100081;21S chool of Material ,S cience and T echnology University of Inner M ong olia ,Baotou 014010,China )ABSTRACT :The category and characteristics of AB 22type Laves phase hydrogen storage alloy and the effects of prepara 2tion technique on the electrochemical performances of the alloys are expatiated comprehensively ,and the present actuality of the investigation on AB 22type Laves phase hydrogen storage alloy and the achieved level are introduced 1S ome opinions on investigation key stones of AB 22type Laves phase hydrogen storage alloy in future are given roughly 1KE Y WOR DS :AB 22type Laves phase hydrogen storage alloy ;electrochemical characteristics ;preparation technique1　引　言贮氢材料是伴随着氢能和环境保护在最近几十年才发展起来的新型功能材料。