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lani5储氢合金的晶体结构Lani5储氢合金是一种具有重要应用价值的储氢材料，其晶体结构对于其储氢性能起着至关重要的作用。
本文将从晶体结构的角度对Lani5储氢合金进行详细介绍。
Lani5储氢合金的晶体结构属于典型的金属间化合物晶体结构。
它由镍原子和氢原子构成，镍原子构成了晶体的主体结构，而氢原子则位于晶体的空隙中。
Lani5晶体结构是一种六方最密堆积结构，晶胞中共有两个镍原子和十个氢原子。
在Lani5晶体结构中，镍原子排列成六角形的密堆积层，每个堆积层由ABABAB...的序列组成。
其中，A层由六个镍原子构成，B层由三个镍原子构成。
这种排列方式使得晶体结构中的镍原子形成六角形的通道，氢原子可以在通道中扩散和储存。
与传统的金属晶体结构不同，Lani5晶体结构中的氢原子占据了镍原子之间的空隙。
这种空隙位于六角形通道的中心位置，氢原子通过占据和扩散在这些空隙中。
氢原子在扩散时可以通过跳跃方式进行，即从一个空隙跳跃到另一个空隙。
这种扩散方式使得Lani5储氢合金具有较高的储氢容量和较快的储氢速率。
除了晶格结构对储氢性能的影响外，晶体结构中的缺陷也对储氢性能起着重要作用。
在Lani5晶体结构中，晶格缺陷可以提供额外的储氢位点，从而增加储氢容量。
例如，晶格中的空位可以吸附和储存氢原子，从而增加储氢容量。
此外，晶格缺陷还可以影响氢原子的扩散行为，进一步影响储氢速率。
值得注意的是，Lani5储氢合金的晶体结构是可逆的，即在吸附和释放氢原子时，晶体结构能够保持稳定。
这种可逆性使得Lani5储氢合金具有良好的循环稳定性和重复使用性能，从而适用于氢能源的储存和释放。
Lani5储氢合金的晶体结构对其储氢性能具有重要影响。
其六方最密堆积结构和空隙位于六角形通道中心的特点使得Lani5具有较高的储氢容量和较快的储氢速率。
晶格缺陷对储氢性能也起着重要作用。
Lani5晶体结构的可逆性使得其具有良好的循环稳定性和重复使用性能。
镁基储氢合金什么是镁基储氢合金？镁基储氢合金是一种将氢气吸附在镁基合金中储存的新型材料。
镁基合金由镁和其他金属或非金属元素混合而成，能够以化学反应的形式吸附和释放氢气。
镁基储氢合金具有高储氢容量、可逆吸附和释放氢气、低成本等优点，因此被广泛研究和应用于储氢领域。
镁基储氢合金的优势1. 高储氢容量镁基储氢合金具有高储氢容量的特点，可以在较小的体积内存储大量的氢气。
这对于氢能源的应用非常有利，可以有效提高能源的储存密度，降低储氢系统的体积和重量。
2. 可逆吸附和释放氢气镁基储氢合金具有可逆吸附和释放氢气的能力。
在一定的温度和压力条件下，合金可以从气相中吸附氢气并形成化合物。
当需要释放氢气时，可以通过控制温度和压力来使合金释放氢气。
这种可逆性使得镁基储氢合金具有很高的重复使用性和可靠性。
3. 低成本相比于其他储氢材料，镁基储氢合金具有低成本的优势。
镁是地壳中丰富存在的元素，而且成本相对较低。
合金的制备过程也相对简单，可以采用常规的冶金工艺进行生产，不需要额外的昂贵设备和技术。
4. 环保可持续镁基储氢合金在储氢和释放氢气的过程中没有任何污染物的排放，属于环保可持续的能源储存方式。
与燃烧化石燃料释放大量CO2等温室气体相比，镁基储氢合金可以有效减少对环境的影响。
镁基储氢合金的应用1. 氢能源储存镁基储氢合金可以作为氢能源储存的重要材料。
通过将合金与氢气反应生成化合物的方式，可以将氢气以可逆的形式储存起来。
储氢系统可以与燃料电池等氢能源装置配合使用，提供持久的、可再生的能源供应。
2. 汽车工业镁基储氢合金可以应用于汽车工业，用于汽车的燃料储存和传递。
目前，氢燃料电池汽车已经成为一种重要的可持续交通方式。
镁基储氢合金可以作为汽车燃料储存系统的关键部件，实现氢能源的高效利用。
3. 电力领域镁基储氢合金可以用于电力领域的能源储存和调节。
通过将合金与氢气反应储存，可以在需要时释放氢气，生成电能供应给电力系统。
这种储能方式可以有效平衡电力系统的供需关系，提高电网的稳定性和可靠性。
储氢合金中金属化合价储氢合金是一种能够储存氢气的材料，因其具有高储氢量、良好的储氢性能和可逆性等特点，近年来受到了广泛关注。
储氢合金中的金属化合价是其储氢性能的关键因素之一。
金属化合价是指金属元素在某种化合物中的电荷状态。
在储氢合金中，金属元素与氢原子发生化学反应，形成不同的化合物。
金属元素的价态不同，会对储氢合金的储氢性能产生影响。
储氢合金中常见的金属元素有镁、钛、锆、铝、钯等。
这些金属元素的化合价不同，对储氢合金的储氢性能产生了不同的影响。
以镁为例，镁的化合价有+1、+2和+3等几种状态。
镁的化合价与其晶体结构和电子结构有关。
在储氢合金中，镁的化合价为+2时，可以达到较高的储氢容量和较好的储氢性能。
而当镁的化合价为+1或+3时，储氢容量和储氢性能则会下降。
钛的化合价为+2、+3和+4等几种状态。
在储氢合金中，钛的化合价为+2时，可以得到较高的储氢容量和较好的储氢性能。
而当钛的化合价为+3或+4时，储氢容量和储氢性能则会降低。
锆的化合价为+2、+3和+4等几种状态。
在储氢合金中，锆的化合价为+2时，可以达到较高的储氢容量和较好的储氢性能。
而当锆的化合价为+3或+4时，储氢容量和储氢性能则会下降。
铝的化合价为+3，而钯的化合价为+2。
在储氢合金中，铝和钯通常与其他金属元素形成合金，从而影响整个储氢合金的储氢性能。
其中，铝的添加可以提高储氢合金的稳定性和储氢容量，而钯的添加可以提高储氢合金的储氢速率和储氢性能。
储氢合金中金属化合价是影响储氢性能的重要因素之一。
不同金属元素的化合价会对储氢容量、储氢速率和储氢稳定性等方面产生不同的影响。
因此，研究金属化合价对储氢合金储氢性能的影响，对于开发高效储氢合金具有重要意义。
储氢合金可行性研究报告一、研究背景随着全球能源需求的不断增长和环境问题的日益突出，储氢技术作为一种清洁能源技术备受关注。
目前储氢技术主要包括压缩氢气储存、液态氢气储存和固体氢气储存等多种形式。
而储氢合金作为一种新型的储氢材料，具有储氢密度高、容积密度小、温度适中等优点，因此备受研究者们的青睐。
本报告旨在探讨储氢合金的可行性，评估其在储氢领域的发展前景。
二、储氢合金的定义及特点1. 定义：储氢合金是指将氢气储存于金属或合金的晶格中，通过吸氢与放氢的反应来完成氢气的存储和释放过程。
2. 特点：（1）储氢密度高：储氢合金可以以较小的体积储存大量的氢气，其储氢密度远高于氢气在自然条件下的密度。
（2）温度适中：与液态氢气储存相比，储氢合金储存氢气的温度范围相对较宽，便于实际应用。
（3）容积密度小：相比于压缩氢气储存，储氢合金占用的空间更小，方便储存和运输。
（4）可循环使用：储氢合金具有很好的循环稳定性，可以进行多次储氢和释放氢的循环过程。
三、储氢合金的研究现状1. 研究进展：目前关于储氢合金的研究已经取得了一些进展，主要包括材料的合成、储氢性能的测试和机理的探索等方面。
2. 代表性研究成果：近年来，研究者们在储氢合金领域取得了一些重要的成果，如TiFe合金、MgNi合金、LaNi5合金等，这些合金都具有良好的储氢性能和稳定性。
四、储氢合金的应用前景1. 汽车领域：储氢合金可以作为氢燃料电池汽车的储氢材料，解决氢气储存难题，提高氢能源的利用效率。
2. 能源存储领域：储氢合金可以作为储氢站和能源储存系统的储氢材料，稳定可靠，为能源转型提供支持。
3. 航空航天领域：储氢合金可以作为航空航天领域的储氢材料，提高飞行器的续航能力和飞行安全性。
五、储氢合金的技术挑战1. 合金设计：如何设计高效的储氢合金，提高其储氢容量和释氢速率是当前面临的主要挑战之一。
2. 循环稳定性：储氢合金在多次循环储氢和释氢过程中往往会出现结构疲劳和性能下降问题，如何提高其循环稳定性也是一个亟待解决的问题。
储氢合金生产工艺流程
一、原料准备
1.选用合适的合金原料
2.进行原料的筛选和清洁处理
二、合金制备
1.将原料放入合金熔炼炉
2.控制炉温和炉内气氛
3.进行熔炼反应，制备储氢合金
三、合金成型
1.将熔融的合金倒入合金模具中
2.进行冷却固化，成型储氢合金块
四、块状合金处理
1.对成型的合金块进行表面处理
2.清理和修整合金块表面
五、储氢合金制品加工
1.对合金块进行切割或加工成所需形状和尺寸
2.进行表面处理或其他特殊加工
六、储氢合金制品检测
1.对制品进行质量检测
2.确保制品符合相关标准和要求
七、储氢合金制品包装
1.将制品包装成合适的包装形式
2.标记制品信息及生产日期
八、成品储存
1.存放储氢合金制品于指定的仓库或库房
2.确保储存环境符合要求，避免火灾和腐蚀等危险。
合金化合物储氢原理近年来，随着环保意识的不断提高和能源危机的加剧，绿色能源的探索和应用成为了人们关注的热点之一。
其中，“储氢技术”作为一种绿色、清洁的能源储存方式，备受瞩目。
而合金化合物储氢原理正是目前主流的储氢技术之一。
储氢合金是指在一定的温度和压力条件下，可以吸附、存放、释放氢气的一种合金（即合金化合物）。
储氢合金的吸放氢性能与其化学成分、晶体结构等有关。
合金化合物有非常丰富的晶体结构，可以通过改变化学成分和晶体结构等方式来优化其储氢性能。
目前，最为广泛使用的合金化合物是由铝、钛、镁等元素构成的氟化物、氢化物等。
合金化合物储氢的基本原理是：将氢气压缩至一定的压强，使其进入储氢合金中，从而被储存。
当需要释放氢气时，通过降低压强或加热等方式，将氢气从储氢合金中释放出来。
具体而言，合金化合物储氢的过程分为吸氢和放氢两个阶段。
吸氢阶段：首先，将合金化合物置于高压氢气中，使其表面的微孔吸附氢气，并逐渐向深部扩散。
随着表面和内部氢浓度的逐渐增大，合金化合物逐渐接近饱和状态。
同时，储氢合金的颗粒间还形成了一定的晶间孔隙，有利于氢气的扩散和增强储氢能力。
放氢阶段：当需要释放氢气时，通过降低压强或加热等方式，使储氢合金中的氢气从微孔、孔隙和晶间孔隙中释放出来。
放氢过程中，合金化合物在间隙中生成新的氢气界面，挤出已经释放的氢气，从而保证了储氢合金的持续释放氢气的能力。
相比于其他储氢技术，合金化合物储氢具有很多优点。
首先，储氢合金可以在相对低的压力下存放大量氢气，减少了氢气储存和运输的成本和难度。
其次，储氢合金的储氢密度较高、储氢量较大，能够满足不同需求的氢气储存。
此外，储氢合金释放的氢气纯度高，不含有害气体。
综上所述，合金化合物储氢原理是目前应用广泛的储氢技术之一，其优点是储氢密度高、储氢量大、释放氢气纯度高等，非常适合于燃料电池等氢气应用领域。
不过，目前仍需要不断提高合金化合物的储氢性能，降低成本和提高稳定性等方面的挑战，为创建清洁、可持续的绿色能源做出贡献。
储氢合金机电与信息工程学院机械一班迟荣凯201300800174摘要：近年来，随着科技的快速发展和社会的进步，人类对能源的消耗与依赖越来越明显，改变能源机构已成为迫在眉睫的问题。
显然，氢气这种高效绿色能源必将登上历史舞台，但是氢气的储存和运输都需要解决很多的问题才能够得以实现，本文就金属储氢原理以及金属储氢的应用发展前景做了介绍。
关键词：储氢合金研究制备发展前景一.储氢材料的发展20世纪60年代，出现了能储存氢的金属和合金，统称为储氢合金,这些金属或合金具有很强的捕捉氢的能力，它可以在一定的温度和压力条件下，氢分子在合金(或金属)中先分解成单个的原子，而这些氢原子进入合金原子之间的缝隙中，并与合金进行化学反应生成金属氢化物，外在表现为大量“吸收”氢气，同时放出大量热量。
而当对这些金属氢化物进行加热时，它们又会发生分解反应，氢原子又能结合成氢分子释放出来，而且伴随有明显的吸热效应。
20世纪70年代，LaNi5和Mg2Ni在荷兰Philips与美国Brookhaven实验室相继被发现具有可逆的吸放氢能力并伴随的一系列物理化学机理变化。
储氢合金的金属原子之间缝隙不大，但储氢本领却比氢气瓶的本领可大多了。
具体来说，单位体积储氢的密度，是相同温度、压力条件下气态氢的1000倍，也即相当于储存了1000个大气压的高压氢气。
由于储氢合金都是固体，既不用储存高压氢气所需的大而笨重的钢瓶，又不需存放液态氢那样极低的温度条件，需要储氢时使合金与氢反应生成金属氢化物并放出热量，需要用氢时通过加热或减压使储存于其中的氢释放出来，如同蓄电池的充、放电，因此储氢合金不愧是一种极其简便易行的理想储氢方法。
二.储氢合金的分类储氢合金按组成元素的主要种类分为: 稀土系、钛系、锆系、镁系四大类; 按主要组成元素的原子比分为:AB5型、AB2型、AB型、A2B型, 另外也可按晶态与非晶态, 粉末与薄膜进行分类。
2. 1 稀土系储氢合金稀土系储氢合金以LaNi5为代表, 可用通式AB5 表示, 具有CaCu5 型六方结构。
早在1969年实验室就发现LaNi5合金具有优良的吸氢特性, 较高的吸氢能力(储氢量高达 1. 37 重量% ) , 较易活化, 对杂质不敏感以及吸脱氢不需高温高压(当释放温度高于40℃时放氢就很迅速) 等优良特性。
混合稀土储氢合金材料有富铈的和富镧的, 其优点是资源丰富, 成本较低。
在混合稀土材料中通常都加入M n, 这样可以扩大储氢材料晶格的吸氢能力, 提高初始容量, 但M n 也比较容易偏析, 生成锰的氧化物, 从而使合金的性质和晶格发生变化,降低吸放氢能力, 缩短寿命。
因此, 为了制约M n 的偏析, 以提高储氢合金的性能和寿命, 在混合稀土材料中往往还要添加Co和A l。
2. 2 钛系储氢合金目前己发展出多种钛系储氢合金, 如钛铁、钛锰、钛铬、钛锆、钛镍、钛铜等, 它们除钛铁为AB 型外,其余都为AB2 型系列合金。
钛系储氢合金中以钛铁、钛锰储氢合金最为实用, 正在受到人们的重视。
FeT i合金是AB 型储氢合金的典型代表, 具有CsCl 型结构。
FeT i 合金作为一种储氢材料具有一定的优越性, 它的储氢能力甚至还略高于L aN i5。
首先, FeT i 合金活化后, 能可逆地吸放大量的氢, 且氢化物的分解压强仅为几个大气压, 很接近工业应用; 其次, Fe、T i 两种元素在自然界中含量丰富, 价格便宜, 适合在工业中大规模应用, 因此一度被认为是一种具有很大应用前景的储氢材料而深受人们关注。
2. 3 镁系储氢合金稀土储氢合金( laN i5 等) 和T i 系合金(FeT l 等) 单位质量吸氢量都不算高(< 400 mA ·hög) , 不能很好地满足电动车等移动体对高比能量电流的要求。
作为高容量储氢合金的开发方向, 目前主要有镁系合金和具有体心立方BCC结构的钒固溶体型合金。
典型镁系材料M g2N i 是很有潜力的轻型高能储氢材料。
无论是从材料的价格还是理论储氢容量上都优于AB5 系稀土合金和钛系AB2 型合金, 其理论容量高达1000 mA ·hög 约为L aN i5 合金(372 mA·hög ) 的2. 7 倍。
但M g2N i 合金只有在200—300 ℃才能吸放氢, 反应速度十分缓慢, 而且难以活化, 这就使其实际应用存在问题。
为了改善镁镍合金的性能, 近年来人们正在寻求各种途径降低合金工作温度。
镁系储氢合金以其丰富的资源, 环境友好性和高储氢量, 成为很有发展前途的储氢材料1967 年原苏联发明了燃烧合成法制取M g2N i 合金(2M g+ N i= M g2N i+ 372 KJ ) , 这种在氢气氛中燃烧合成的技术, 是一种既节能又能制取高性能M g2N i 储氢合金的理想方法, 为镁系储氢材料的开发利用提供了良好的基础。
多年来一直受到各国研究者的极大重视, 最近其在二次电池负极方面的应用己成为一个重要的研究方向, 并且有望应用于车用动力型MH- N i 电池。
2. 4 锆系储氢合金锆系合金以ZrV2、ZrCr2、ZrMn2 等为代表, 可用通式AB2 表示, 典型的结构是立方的Cl5 型和六方的Cl4型。
AB2型Laves 相储氢合金是一种新型的储氢材料, 它具有吸氢大, 与氢反应速度快以及活化容易, 没有滞后效应等优点, 因此是一种很有发展前途的新型储氢材料。
但是氢化物生成热较大, 吸放氢平台压力太低, 而且价格较贵, 限制了它的广泛应用。
为改善这类合金的综合性能, 人们主要通过置换以提高吸放氢平台压力并保持较高的吸氢能力,如用T i 代替部分Zr, 用Fe、Co、N i 代替V、Cr、M n 等, 研制成多元锆系储氢合金。
对适合作电极材料的Laves 相储氢合金的研究表明: 在B 的构成元素中含有N i, 而且N i 在B 中含量要有一个适当值才能使合金的储氢量达到最大。
一般是N i 在B 中的原子比为1. 2～1. 5 为最好,A一般是T i 或者Zr, 但T i 和Zr 对L aves 相储氢合金吸氢量和放氢量之间的关系影响不同的。
A以T i 作主要元素的L aves 相储氢合金电极储氢量没有以Zr 作主要元素的储氢量大, 但T i 含量增加会改善L aves 相储氢合金在吸放氢过程中的滞后效应。
研究表明,Laves 相储氢合金电极的最初活化期长, 电化学催化性能较差, 且合金原材料价格相对偏高。
为了提高合金的利用率和初期活化能常使用表面处理方法, 如用HF 溶解合金表面T i- Zr 氧化膜, 再镀覆铜或镍可有效提高合金利用率和使用寿命。
用机械研磨法使合金表面复合一层镍可使合金电极初期充电效率显著提高。
也使用热碱处理法溶解除去T i- Zr 氧化膜, 使合金表面富集一层镍, 从而提高储氢电极初期活化性能和高速放电性能。
亦有通过加入L aN i5 提高L aves 相合金活性。
虽然L aves 相储氢合金存在着问题, 但由于其储氢容量高, 循环寿命长, 已越来越引起人们的关注。
三.储氢合金的应用3 .1 用作储氢(及其同位素)容器的介质3 .1 .1 用作固定式储氢容器的介质自20 世纪70 年代, 日本实施“阳光计划”开始, 储氢容器就受到世界各国的重视,目前为止已制造出许多固定式储氢容器。
3 .1 .2 用作移动式储氢容器的介质质子交换膜燃料电池(PEMFC)技术的成熟, 引起世界各国政府和各大公司的高度重视。
美国三大汽车公司(GM 、Ford 和Chysler)均在美国能源部(DOE)资助下发展PEMFC 电动汽车, 德国的Daimler-Benz 和日本的Toyto Motor 等更不甘示弱, 也在加紧对PEMFC 的研发。
3 .1 .3 作为储存氘、氚的介质氘、氚作为受控核聚变的燃料, 以及未来的能源材料, 适合储存氘、氚的材料有La-Ni-Al , La-Ni-Mn , Zr-Co和Ti 系等合金。
3 .2 用作氢气的回收、提纯储氢合金回收与提纯氢气在技术上已实现实用化,一部分已实现商品化。
浙江大学研制的MlNi4.9Al0.1合金用于合成氨工业中氢气的分离和回收。
日本的Japan Steel Works(JSW),Kansai Electric Power和Mitsubishi Electric 公司[ 16] 合作生产的氢冷却发动机, 用120 kg Ca0 .85Mm0 .15Ni4.85Al0.15 提纯氢气, 在1 万次吸/放氢的循环内, 氢气的纯度仍可达99 .9 %。
3 .3 用作氢化物热泵金属氢化物热泵是美国学者Terry 提出的, 它具有以下的优点:①可利用废热、太阳能等低品位的热源驱动热泵工作, 是惟一由热驱动、无运动部件的热泵;②系统工作时只有气固相作用, 因而无腐蚀, 且由于无运动部件, 因而无磨损、无噪声;③系统工作温度范围大,不存在氟里昂对大气臭氧层的破坏作用;④可达到夏季制冷冬季采暖的双效作用。
由于有以上的点, 因而作为热泵材料的金属氢化物发展迅速.3 .4 作为加氢、脱氢反应的催化剂1971 年Phililips 实验室率先报道了用LaNi5成功的对硝基苯加氢, 并取得专利。
从此储氢材料在催化加氢、脱氢反应中的应用引起人们越来越大的兴趣, 特别是在合成氨领域及甲烷化反应的研究极为深入。
3 .5 作为镍氢(Ni/MH)电池的负极材料Ni/MH 电池于20 世纪90 年代初开始大规模应用于移动通信领域, 并得到迅猛发展。
到目前主要分布于:①移动电话, ②无绳电话, ③玩具, ④笔记本电脑, ⑤CD机, ⑥电动工具, ⑦无线电收音机, ⑧电动汽车(特别是电动自行车)等领域。
随着新型手提式和无绳电子产品的数量的增长而增长, 并可能渗透到能源和储能系统中。
3 .6 其他方面的应用此外储氢合金还应用于分离氢的同位素、温度-压力传感器。
氢化处理制备金属微粉技术, 如用HDDR(氢化-歧化-脱氢-再结合)工艺制备Nd-Fe-B 磁性粉末;作为碱金属氯化物电解槽负极材料的组分等。
四. 储氢合金的技术难点4 .1 储氢容量低目前商业化主要是AB5型、AB 型和AB2型Laves 相贮氢合金, 在常温常压下的储氢量都低于2 .0 %。
其他的如Mg 系、BCC 固溶体合金虽然储氢量很高, 但还只停留在实验室阶段。
到目前为止Mg 系、BCC 固溶体型合金等高容量的贮氢合金还不具备令人满意的应用价值。
但它们是非常有前途的贮氢材料。
4 .2 合金的粉化合金经过几次反复吸放氢后, 就会粉末化, 从而影响金属的储氢性能。
目前采取的方法主要有:合金化、非晶化、模片化、表面微包覆和雾化法等。
