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储氢合金分类

2017-07-04 08:52:38 来源：

储氢合金分类
储氢材料可以分为金属储氢材料、非金属储氢材料、有机液体储氢材料和其他储氢材料等四类。

金属氢化物储氢材料中的氢以原子状态储存于合金中，重新释放出来时经历扩散、相变、化合等过程。这些过程受热效应与速度的制约，不易爆炸，安全性强。根据所含元素种类的不同，金属氢化物储氢材料可分为稀土系(AB₅型)、锆系(AB₂型)、铁钛系(AB 型)、钒基固溶体和镁系(A₂B 型)五大类。
① AB₅型储氢合金：该类合金是以 LaNi₅为基础发展起来的一类储氢合金，其晶体结构属于六方 CaCu₅型结构。在目前使用的 AB₅型储氢合金中，A 组分由一种或多种稀土元素组成，B 组分由 Ni 和其它金属(如 Ni, Co, Mn, Al 等)组成。此类型合金具有活化容易，高倍率放电性能好，p-C-T 平台平坦、易调节，电催化活性好等优点，但其放电容量相对较低，合金在循环过程中容易粉化、氧化，从而降低了合金的循环寿命。现在，稀土系(AB₅型)储氢合金已经用于生产镍氢电池的负极材料，实现了基础研究向产业化发展的转变，但是由于 AB₅型储氢材料吸氢量小(约 1.4wt%-1.5wt%左右)，循环稳定性差，所以效果并不理想。
② AB₂型储氢合金：该合金又称 Laves 相合金，目前研究*多的是以 ZrV₂，ZrCr₂，ZrMn₂
等为代表的锆基合金，属于 Laves 相拓扑密集型结构，典型的结构是立方的 C15 型和六方的 C14 型。它储氢容量大，在电解液中稳定性好，循环寿命长，被认为是*有前途的新一代 MH/Ni 电池用负极材料。但此合金易在表面形成一层致密的具有单斜结构的锆氧化物薄膜，不易活化，高倍率放电性能极差。采用添加微量稀土，阳极氧化处理和热碱浸泡处理技术，可以改善合金微粒表面状态，提高电极反应性能和活化性能。
③ AB 型储氢合金：该合金主要以 TiNi 和 FeTi 合金为代表，具有活化后储氢量大(其中 FeTi 理论值为 1.86wt%)、热力学性能好，材料便宜等优点。但这种合金因密度大而活化困难(需在 400℃以上高温和高真空条件下进行热处理)，并易受CO₂、CO、H₂O、Cl₂和 O₂等杂质气体毒化而失去活性。采用与过渡金属、稀土元素合金化和通过表面处理技术可改善合金的活化性能和抗毒化性能。
④ A₂B 型储氢合金：以 Mg₂Ni 为代表的镁基储氢合金具有储氢容量大、价格便宜且资源丰富等特点，多年来一直受到各国的*重视，被认为是*有前途的储氢材料之一。但由于晶态镁基合金为中温型储氢合金，且吸放氢动力学性能较差，使其难以得到应用。研究发现通过使晶态 Mg-Ni 合金非晶化，利用非晶合金表面的高催化活性，可以显著改善镁基合金吸放氢的热力学和动力学性能，使其具备良好的电化学吸放氢能力。该类合金循环寿命与实用化的要求也有较大距离。
几类金属氢化物储氢合金的基本性质见表 1.2。
表 1.2 储氢合金分类
Table1.2 Category of the hydrogen storage alloys

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