Forskningsfremgang av titanbaserte hydrogenlagringsmaterialer

Basert på det lave likevektstrykket for hydrogenadsorpsjon av rent titan og TiZr-serien, sterk heliumfikseringsevne, stabile kjemiske egenskaper og høy sikkerhet til det dannede hydridet, kan det brukes til langtidslagring av hydrogen. Hovedproblemet som skal løses er å redusere oppbevaringskapasiteten; basert på det høye likevektstrykket til desorpsjonshydrogen i TiFe-systemet og TiMn-systemet, kan det utvikles og forskes på for hydrogenlagring og -pumping i produksjonsprosessen. Nøkkelproblemet som skal løses er å realisere gjentatt resirkulering av materialer og redusere kostnadene.

For å løse de ovennevnte problemene er dagens forskningsretning hovedsakelig elementsubstitusjon. Man håper at gjennom forskning på ternær eller til og med multilegering vil hydrogenabsorpsjon og desorpsjon og omfattende egenskaper til flerkomponentlegeringer være gjennombrudd.

1. Rent titan

Sammenlignet med andre materialer har titan meget overlegen ytelse ved lagring av hydrogen. For det første har titan fordelen av å raskt adsorbere og desorbere hydrogen. I tillegg er likevektstrykket for hydrogenadsorpsjon av titan ved romtemperatur (25 grader) 10-8 Pa, og det lave adsorpsjonslikevektstrykket reduserer tapet av hydrogen; for det andre, når det gjelder sikkerhet, er titan-hydrogen-forbindelser svært stabile, enkle å håndtere selv når de utsettes for luft ved romtemperatur, og hydrogen vil ikke bli frigjort med mindre høy temperatur påføres; til slutt, titan er et rimelig metall, og titan er rikelig i naturressurser. Innholdet i jordskorpen er 5 ganger så mye som jern og 100 ganger kobber. Den største ulempen med titanhydrogenlagring er at desorpsjonstemperaturen til titanhydrid er for høy og retensjonen er stor. For å nå likevektshydrogentrykket på 100kPa, må det varmes opp til en temperatur nær 800 grader.

2. TiFe-system

TiFe-legering er et slags hydrogenlagringsmateriale med god ytelse, og det er også en typisk AB-type hydrogenlagringslegering. I 1974 ble den oppdaget av Reilly og Wiswall i USA. Som et hydrogenlagringsmateriale har TiFe-legering blitt gradvis studert. Personalet legger stor vekt på det og har gjort mye research.

Etter aktivering har den TiFe-baserte legeringen bedre hydrogenabsorpsjon og desorpsjonsytelse, og dens adsorpsjons- og desorpsjonskapasitet for hydrogen er relativt stor, og den maksimale hydrogenabsorpsjonskapasiteten er opp til (massefraksjon), og dens adsorpsjonslikevektshydrogentrykk i rommet temperaturen er 300kPa. TiFe-baserte legeringer har mange fordeler som hydrogenlagringsmaterialer, men det er også noen problemer: 1) aktivering er vanskelig; 2) retensjonskapasiteten er stor.

3. TiZr-serien

Zr og Ti tilhører IVB-gruppens metallelementer. I likhet med Ti, er Zr også et metallmateriale med høy hydrogenabsorpsjonstetthet. Studier har vist at et passende Ti/Zr-forhold kan forbedre legeringens egenskaper; i tillegg, ved å tilsette den tredje komponenten metall M (der M er Co, Cr, V, Fe, etc.), kan det også forbedre hydrogenlagringsytelsen til TiZr. Benvenuti C et al. har vist at TiZrV har god hydrogenabsorpsjonsytelse og har et bredt spekter av bruksområder innen hydrogen og dets isotoplagring og rensing. prospekt.