Yon BECA de alyaj depo idwojèn
Diferan de metòd depo idwojèn fizik tankou silenn gaz presyon ki wo oswa likidasyon ba-tanperati, alyaj depo idwojèn ka estoke idwojèn nan fòm idride metal lè yo konbine avèk idwojèn, epi yo ka lage idwojèn nan sèten kondisyon. Sèvi ak alyaj depo idwojèn nan magazen idwojèn pa sèlman gen karakteristik gwo depo idwojèn, konsomasyon enèji ki ba ak itilizasyon pratik, men tou, evite veso an asye gwo ak ankonbran, ki fè depo a ak transpò pi pratik ak an sekirite.
Kòm yon materyèl depo idwojèn, alyaj gen diferan kondisyon selon itilizasyon diferan yo. Anjeneral pale, gen plizyè kondisyon debaz: premyèman, kapasite absòpsyon idwojèn pou chak mas inite ak volim inite yo ta dwe gwo, ki detèmine kantite enèji ki disponib; Dezyèmman, presyon ekilib pou fòmasyon ak dekonpozisyon metal idrid yo ta dwe apwopriye, se sa ki, yo ka absòbe ak lage yon gwo kantite idwojèn anba presyon idwojèn apwopriye ak ki estab; Twazyèmman, absòpsyon idwojèn ak to desorption se vit epi li gen bon revèsiblite; Katriyèmman, li gen gwo antioksidan, imidite, ak kapasite anpwazònman enpurte, e li gen yon lavi sik segondè. Sa a se tankou respirasyon byolojik, ki mande pou ase souf, kalm ak respire lis.
Etid la nan alyaj depo idwojèn te kòmanse nan ane 1960 yo. Premyèman, Reilly ak Wiswall nan laboratwa nasyonal Brooke-Haven nan Etazini te dekouvri Mg idwojèn depo Ni alyaj ak yon rapò mg / Ni nan 2:1. An 1970, Phillips Laboratory nan Netherlands te dekouvri alyaj LaNi5, ki gen bon pwopriyete depo idwojèn nan tanperati chanm. Lè sa a, Reilly ak Wiswall dekouvri FeTi konpoze entèmetalik. Depi lè sa a, peyi toupatou nan mond lan pa janm sispann rechèch ak devlopman nan nouvo alyaj depo idwojèn.
Figi 1 Dyagram chema mekanis absòpsyon idwojèn alyaj depo idwojèn
Eleman metal ki ka reyaji ak idwojèn pou fòme idrid ka anjeneral divize an de kategori: youn se metal A-bò, tankou Ti, Zr, Ca, Mg, V, Nb, eleman latè ra, elatriye. Eleman metal sa yo fasil. reyaji ak idwojèn pou fòme idrid ki estab epi lage yon gwo kantite chalè, ke yo rekonèt kòm metal èzotèmik; Yon lòt kalite se metal B-bò, tankou Fe, Co, Ni, Cr, Cu, Al, elatriye Eleman metal sa yo gen yon afinite ki ba pou idwojèn epi yo pa fasil yo fòme idrid. Lè idwojèn fonn nan yo, li se yon reyaksyon andotèmik, kidonk metal sa yo rele metal endotèmik. Alyaj idwojèn depo yo kounye a anba rechèch ak devlopman yo sitou konpoze de metal klas A ak metal klas B pou prepare alyaj depo idwojèn ak kapasite revèsib absòpsyon idwojèn ak desorption nan tanperati ki apwopriye yo. Alyaj depo idwojèn sa yo ka sitou divize an kategori sa yo: kalite AB5 (seri latè ra), kalite AB ₂ (seri zirkonyòm ak Titàn), kalite AB (seri Titàn fè), A ₂ B kalite (seri mayezyòm) alyaj depo idwojèn. , elatriye.
Gwo fanmi idwojèn depo alyaj
(1) AB5 kalite ra latè idwojèn depo alyaj
Alyaj depo idwojèn latè ra ki reprezante pa LaNi5 konsidere kòm pi bon pèfòmans aplikasyon nan mitan tout alyaj depo idwojèn. Estrikti kristal li yo montre nan Figi 2. LaNi5 reyaji ak idwojèn nan plizyè presyon atmosferik nan tanperati chanm epi yo ka idwojene pou jenere LaNi5H6. Kapasite idwojèn nan depo se apeprè 1.4wt.%, presyon dekonpozisyon (presyon ekilib idwojèn lage) nan 25 degre se apeprè 0.2MPa, absòpsyon idwojèn ak pousantaj lage vit, epi li trè apwopriye pou itilize nan anviwònman tanperati chanm. Sepandan, apre absòbe idwojèn, volim selil inite a elaji (apeprè 23.5%), epi pandan absòpsyon idwojèn repete ak lage, alyaj la pral grav pulverize. Rare latè AB5 kalite LaNi5 ak alyaj derive ki gen rapò ka itilize kòm materyèl elektwòd negatif pou pil nikèl-metal idrid, epi kounye a yo te endistriyalize nan divès peyi.
Nan dènye ane yo, alyaj depo idwojèn latè ra yo te devlope alyaj depo idwojèn AB₃ ki pa esteyometrik ak A2B7. Kapasite depo idwojèn alyaj la pi wo pase alyaj AB5 a, epi li ka absòbe idwojèn nan tanperati chanm, tankou La0.7Mg0.3Ni2 Kapasite depo idwojèn revèsib la nan .8Co. 0.3 ka rive jwenn 1.8wt.%.
Figi 2 Crystal estrikti nan LaNi5
(2) AB2 kalite zirkonyòm ki baze sou ak Titàn ki baze sou idwojèn depo alyaj
AB₂ kalite Laves faz idwojèn depo alyaj yo divize an de kategori: ki baze sou Titàn ak ki baze sou zirkonyòm. Zirkonyòm ki baze sou AB₂-kalite idwojèn depo alyaj sitou gen ladan seri Zr-V, seri Zr-Cr, ak seri Zr-Mn. ZrMn₂ se yon alyaj ki gen yon gwo kapasite absòpsyon idwojèn (kapasite depo idwojèn 2. 0 wt.%, teyorik kapasite elektwochimik 482mAh /g). Nan fen ane 1980 yo, yo nan lòd yo adapte yo ak devlopman nan materyèl elektwòd, yo te devlope yon seri de materyèl elektwòd ki baze sou alyaj ZrMn. Sa a kalite materyèl gen avantaj ki genyen nan gwo kapasite egzeyat ak bon pèfòmans aktivasyon, kidonk li gen bon kandida aplikasyon. Titàn ki baze sou AB₂-kalite idwojèn depo alyaj sitou gen ladan de kategori: ki baze sou TiMn ak ki baze sou TiCr. Lè optimize konpozisyon Ti-Mn, Panasonic Corporation nan Japon te jwenn ke alyaj la ak Mn/Ti =1.5 gen pi gwo kapasite depo idwojèn nan tanperati chanm, ki ka rive nan TiMn1.5H2 .5 (kontni idwojèn se apeprè 1.8wt%). Anplis de sa, modifikasyon sifas tankou fekondasyon alkali cho ak tretman fliyò ka siyifikativman amelyore aktivasyon an ak chaj idwojèn rapid ak pèfòmans egzeyat nan alyaj la.
Titàn / zirkonyòm idwojèn depo alyaj yo sitou itilize nan tank idwojèn idwojèn idwojèn nan machin selil gaz idwojèn. Kounye a, alyaj AB₂-kalite gen pwoblèm tankou difikilte nan deklanchman inisyal, pòv pèfòmans segondè-pousantaj egzeyat, ak pri relativman wo materyèl bwit pou alyaj yo. Sepandan, paske AB₂-kalite alyaj gen avantaj ki genyen nan gwo kapasite depo idwojèn ak lavi sik long, yo konsidere yo kòm pil nikèl-metal idrid. Pwochen jenerasyon materyèl anod gwo kapasite.
(3) AB tip fè-Titàn idwojèn depo alyaj
AB-kalite alyaj depo idwojèn gen ladan alyaj ki baze sou TiFe ak alyaj ki baze sou TiNi. TiFe alyaj se yon reprezantan tipik nan alyaj depo idwojèn AB-kalite e li te dekouvri pa Reilly ak Wiswall nan Brookhaven National Research Institute nan Etazini an 1974. Apre alyaj TiFe aktive, li ka revèsib absòbe ak lage yon gwo kantite idwojèn nan tanperati chanm. Kapasite depo idwojèn teyorik la se 1.86% pwa, ak presyon idwojèn ekilib nan tanperati chanm se 0.3MPa. Li trè pre aplikasyon endistriyèl, bon mache, e li gen anpil resous. Li se lajman ki itilize nan pwodiksyon endistriyèl. gen sèten avantaj. Sepandan, alyaj TiFe tou gen gwo enpèfeksyon, tankou difikilte nan aktivasyon, pòv rezistans nan anpwazònman pa gaz enpurte, ak degradasyon pèfòmans apre absòpsyon repete ak lage idwojèn. Yo nan lòd yo simonte enpèfeksyon sa yo ak devlope alyaj ki pi apwopriye, moun yo te devlope yon seri de alyaj nouvo ki baze sou alyaj Ti-Fe binè pa ranplase Fe ak lòt eleman.
(4) A₂B kalite mayezyòm idwojèn depo alyaj
Mg klase wityèm nan kontni nan kwout tè a (2.7%) epi li abondan nan rezèv. Akòz pwopriyete chimik aktif li yo, li egziste nan lanati nan fòm konpoze oswa mineral. Modèl estrikti atomik nan alyaj depo mayezyòm idwojèn yo montre nan Figi 3. Nan 300 ~ 400 degre ak presyon idwojèn segondè, mayezyòm ka dirèkteman reyaji ak idwojèn pou fòme MgH₂ epi lage yon gwo kantite chalè. Ekwasyon reyaksyon an se jan sa a:
Mg + H₂=MgH₂
Kontni idwojèn teyorik li yo ka rive jwenn 7.6wt.%H. Pami idride revèsib yo itilize pou depo idwojèn, idwodyòm mayezyòm gen dansite enèji ki pi wo a (9MJ/kg Mg) epi li se yon materyèl depo idwojèn trè potansyèl. Sepandan, Mg gen gwo estabilite thermodynamic ak pèfòmans pòv lage idwojèn. Se poutèt sa, mayezyòm pi bon kalite ka sèlman idwojene anba tanperati ki wo ak presyon idwojèn segondè, ak dehydrogenated anba tanperati ki wo ak presyon ki ba, ki limite aplikasyon pratik li yo.
Figi 3 modèl estrikti atomik nan alyaj depo idwojèn ki baze sou mayezyòm
Yo nan lòd yo bese tanperati a lage idwojèn nan Mg ak amelyore pwopriyete yo tèmodinamik, Mg se alyaj ak Ni, Cr, Co, Fe, Ti, RE (latè ra) ak lòt metal yo prepare alyaj binè oswa pi konplèks ak idrid, ak konplèks. idrid Tanperati dekonpozisyon MgH₂ souvan pi ba pase MgH₂. Manyezyòm ki baze sou alyaj depo idwojèn ki fèt ak konsèp sa a sitou gen ladan Mg-Co, Mg-Cu, Mg-Ni, Mg-Fe, Mg-La, Mg-Al ak lòt sistèm, osi byen ke alyaj ternary ak milti-konpozan devlope sou baz sa a. alyaj. Amelyore absòpsyon idwojèn ak pousantaj desorption nan sistèm depo idwojèn pi Mg-H a ka reyalize pa modifye sifas matris Mg la, ogmante sifas li yo pou ogmante afinite sifas matris la pou idwojèn, epi ogmante pousantaj difizyon an. Pami yo, metòd tankou fraisage boul mekanik ak ajoute katalis ka siyifikativman amelyore absòpsyon idwojèn ak pèfòmans lage nan matris Mg la ak amelyore posiblite pou itilizasyon pratik.
HNRE te devlope yon varyete nouvo materyèl depo idwojèn e li te etabli yon sistèm rechèch ak devlopman ak dwa pwopriyete entelektyèl endepandan, fè rechèch sou aplikasyon materyèl depo idwojèn, sitou devlope depo idwojèn latè ra, pirifye idwojèn pirifye materyèl latè ra, ak rezoud divès pwoblèm teknik kle nan aplikasyon jeni. Yon sèten materyèl idwojèn depo yo te bay dezyèm pri a nan envansyon teknik nasyonal an 1998. HNRE ap bay tout seri materyèl idwojèn stroge, espesyalman LaNi, MgNi alyaj nan kliyan lakay ak aletranje.