基本介紹
簡介,套用原理,研究現狀,優點,套用,研究價值,
簡介
鈦鐵貯氫合金是一種性能優良、成本低廉的貯氫材料。該合金吸氫量大，含氫重量比為1.8%，吸放氫迅速，這些優點對其套用十分有利。不足之處是活化困難，須加熱到250℃以上作反覆的充氫——抽空操作，另外抗中毒能力差。這些缺點可以通過Mn、Co等合金化加以改善。鈦鐵合金已在氫的貯存淨化、氫壓機等領域獲得套用。
套用原理
儲氫合金是一種能儲存氫氣的合金,它所儲存的氫的密度大於液態氫，因而被稱為氫海綿。而且氫儲入合金中時不僅不需要消耗能量，反而能放出熱量。儲氫合金釋放氫時所需的能量也不高，加上工作壓力低，操作簡便、安全，因此是最有前途的儲氫介質。儲氫合金的儲氫原理是可逆地與氫形成金屬氫化物，或者說是氫與合金形成了化合物，即氣態氫分子被分解成氫原子而進入了金屬之中。由於氫本身會使材料變質，如氫損傷、氫腐蝕、氫脆等。而且，儲氫合金在反覆吸收和釋放氫的過程中，會不斷發生膨脹和收縮，使合金髮生破壞，因此，良好的儲氫合金必須具有抵抗上述各種破壞作用的能力。
研究現狀
正在研究和發展中的儲氫合金通常是把吸熱型的金屬(例如鐵、鋯、銅、鉻、鉬等)與放熱型的金屬(例如鈦、鑭、鈰、鉭等)組合起來，製成適當的金屬間化合物，使之起到儲氫的功能。吸熱型金屬是指在一定的氫壓下，隨著溫度的升高，氫的溶解度增加;反之為放熱型金屬。儲氫合金主要有三大系列：
①以LaNi5為代表的稀土系儲氫合金系列；
②以TiFe為代表的鈦系儲氫合金；
③以Mg2Ni 為代表的鎂系儲氫材料。
優點
鈦鐵系儲氫合金具有的優勢如下：
①易活化，氫的吸儲量大；
②用於儲氫時生成熱儘量小，而用於蓄熱時生成熱儘量大；
③在一個很寬的組成範圍內，應具有穩定合適的平衡分解；
④氫的俘獲和釋放速度快；
⑤金屬氫化物的有效熱導率大；
⑥在反覆吸、放氫的循環過程中，合金的粉化小，性能穩定性好；
⑦對不純物如氧、氮、CO、CO2、水分等的耐中毒能力強；
⑧鈦鐵系儲氫合金價格較便宜。
①易活化，氫的吸儲量大；
②用於儲氫時生成熱儘量小，而用於蓄熱時生成熱儘量大；
③在一個很寬的組成範圍內，應具有穩定合適的平衡分解；
④氫的俘獲和釋放速度快；
⑤金屬氫化物的有效熱導率大；
⑥在反覆吸、放氫的循環過程中，合金的粉化小，性能穩定性好；
⑦對不純物如氧、氮、CO、CO2、水分等的耐中毒能力強；
⑧鈦鐵系儲氫合金價格較便宜。
套用
(1)作為儲運氫氣的容器：儲氫合金作儲氫容器具有重量輕，體積小的優點。用儲氫合金儲氫。無需高壓及儲存液氫的極低溫設備和絕熱措施，節省能量，安全可靠。
(2)氫能汽車：儲氫合金作為車輛氫燃料的儲存器，處於研究試驗階段。主要問題是儲氫材料的重量比汽油箱重量大得多，影響汽車速度。但是氫的熱效率高於汽油，而且燃燒後無污染，使氫能汽車的前景十分誘人。
(3)分離、回收氫：工業生產中，有大量含氫的廢氣排放到空中白白浪費了。如能對其加以分離、回收、利用,則可節約巨大的能源。利用儲氫合金分離氫氣的方法與傳統方法不同，當含氫的混合氣體(氫分壓高於合金-氫系平衡壓)流過裝有儲氫合金的分離床時，氫被儲氫合金吸收，形成金屬氫化物，雜質排出；加熱金屬氫化物，即可釋放出氫氣。
(4)製取高純度氫氣：利用含有雜質的氫氣與儲氫合金接觸，氫被吸收，雜質則被吸附於合金表面；除去雜質後，再使氫化物釋氫，則得到的是高純度氫氣。
(5)加氫及脫氫反應催化劑：施瓦布(E.Schwab)等發現在TiFe合金中加入少量Ru可使TiFe在合成氨反應中的催化活性提高5倍，活化能從62kJ/mol降至38kJ/mol。此後儲氫合金在催化加氫、脫氫反應中的套用引起人們越來越大的興趣，並得到廣泛的研究。
研究價值
在研究的各種儲氫材料中，鈦鐵系儲氫合金是主要套用的儲氫材料，但其儲氫需要較高的溫度和壓力，且儲氫量較低，大規模套用仍然有困難。鈦鐵系儲氫合金結構的納米化和高催化性能的多元系合金的開發應是今後研究方向。儲氫合金進行催化參雜、控制儲氫材料的顯微結構的研究，對於提高材料的儲氫性能以及開發新型複合儲氫材料都具有理論和實際意義。
