稀土储氢材料的发展与应用

本文简述了稀土储氢合金材料的发展历程,并概述了储氢材料的应用。

2 1年第 1期 00 O

内蒙古石油化工

19 0

稀土储氢材料的发展与应用 张瑞英 (包头师范学院化学学院，内蒙古包头 043) 10 0

摘

要：文简述了稀土储氢合金材料的发展历程，本并概述了储氢材料的应用。 文献标识码： A文章编号：0 6 78 (O O1一O O一 O 1 0- 91 2 1)0 19 2金 ( 5指合金的组成，指可与氢形成稳定氢化 AB A物的防热型金属， B指难与氢形成氢化物具有催化活性的金属 )第二代储氢材料是具有 L vs结构。 ae相的. 2合金 ( B含义同上 )此类储氢材料储氢容 AB A、,

关键词：土元素；氢材料；电容量；用稀储放应

中图分类号： B3 T—1

稀土元素位于元素周期表中的第三副族，其特殊的 4 f电子结构，它具有了各种优异性能，得使并到广泛应用。它的应用遍及了国民经济中的冶金、石油化工、学、学、光磁电子、物医疗和原子能工业的生

各大领域的 3多个行业。我国稀土资源的明显优 O势，为我国稀土工业的可持续发展提供了最基本的资源保障，也为我国稀土在国际市场上立于主导地 位创造了条件，为新世界、材料、技术革命奠更新新定了物质基础。 1氢能源及储氢材料 1 1能源 .

量较 A 5 B型大，循环寿命长，但初期活化比较困难。 第三代储氢材料为镁基合金和钒固溶体合金，但在实际应用中尚存在问题，还有待进一步研究和开发。 金属氢化物是近几十年发展起来的储氢材料， 由于它们具有优异的吸放氢性能，兼顾其他功能并 材料的特点，因而发展十分迅速。兰飞利浦公司发荷现了 L Ni合金， a 5具有很好的储氢性能，中等压力在和温度下能吸收和解析大量的氢。热时合金吸氢，加 冷却时放氢，吸收氢气的体积最大可达到合金自身

能源是人们生活、民经济和科学技术发展的国 重要基础。目前全球每年耗能已超过 1 1w, 0 3天然矿

物燃料 (炭、油和天然气 )煤石即将耗尽，许多国家出 现了能源危机，掘和利用新能源工作受到各国的挖

体积的 40倍， 0一立方英尺的镧镍合金存储氢气足够产生 4

千瓦小时的热能，并且不涉及低温技术，不 需要过高过低的压力和温度，使镧镍合金在露天即

高度重视。于一次能源的有核能、阳能、能、属太风地热能以及海洋能等。他们一般要先变成电能才能使 用，电能不便储存，送成本较高。因而在发展新而输

中放氢和点燃也会因其快速氧化而自行熄灭，装盛容器破裂或遇火也无危险，比较安全。尽管L Ni合 a 5

型一次能源的同时，开发和利用氢能源、合成燃料、 高功能电池、光、激微波等二次能源就更为必要。 氢作为二次能源，键是解决氢的高密度安全关储存问题。目前主要用液态氢的高压容器储存法，但最好的方法是利用储氢材料。 它在一定条件下与气体氢反应生成固态金属氢化物，件改变时，化物分解释放出气体氢，而条氢因又被称为“固相储氢”。 2稀土储氢材料的发展 2 1储氢材料概述 .

金具有很好的储氢性能，但在应用于镍氢电池中储氢容量衰减太快且价格昂贵，长时间没有得到应用， 后来用少量钕取代镧得到多元合金后，出了抗氧制化性能高的实用镍氢电池。目前已开发的合金主要由可与氢形成稳定氢化物的防热型金属 A( a Mn L、、 Ti Z、、和难形成氢化物但具有催化活性的、 rMg V) 金属 B( Ni、 e F、Mn按一定比例组成， )从结构表面

改性等角度进行综合改进获得可用的高性能储氢合金材料。 2 2新型稀土储氢材料 .

储氢材料主要有四大类型，稀土系、系、即钛锆系和镁系。储氢材料的发展经历了几个阶段。综观

2 21镁一镍系多元合金材料 .. 三元体系：L 2 Ni、 L 5 2 2、 a Mg 9 a Mg Ni3

它的发展史，我们可以将储氢材料的开发大致划分为三代；第一代储氢材料起源于L N 5的A 5 ai B型合

L 3 N l, a Mg N 2 aMg i L 5 2 i 4 3合金负极的放电容量高达 40 A h g, B型合金大 13纳米晶 1m . .一1比A 5 .倍；

收稿日期：O O O— 2 21— 3 5

第1页