A titán alapú hidrogéntároló anyagok kutatásának előrehaladása

A tiszta titán és TiZr sorozat hidrogénadszorpciójának alacsony egyensúlyi nyomása, erős hélium rögzítési képessége, stabil kémiai tulajdonságai és a képződött hidrid magas biztonsága alapján hidrogén hosszú távú tárolására használható. A kulcsfontosságú megoldandó probléma a Megtartó képesség csökkentése; a TiFe rendszer és a TiMn rendszer deszorpciós hidrogénének magas egyensúlyi nyomása alapján fejleszthető és kutatható hidrogén tárolására és szivattyúzására a gyártási folyamatban. A legfontosabb megoldandó probléma az anyagok ismételt újrahasznosításának megvalósítása és a költségek csökkentése.

A fenti problémák megoldása érdekében a jelenlegi kutatási irány elsősorban az elemhelyettesítés. Remélhetőleg a hármas vagy akár több ötvözés kutatása révén a többkomponensű ötvözetek hidrogén-abszorpciója és deszorpciója, valamint átfogó tulajdonságai áttörést jelentenek.

1. Tiszta titán

Más anyagokkal összehasonlítva a titán kiváló teljesítményt nyújt a hidrogén tárolásában. Először is, a titán előnye, hogy gyorsan adszorbeálja és deszorbeálja a hidrogént. Ezenkívül a titán hidrogénadszorpciójának egyensúlyi nyomása szobahőmérsékleten (25 fok) 10-8 Pa, és az alacsony adszorpciós egyensúlyi nyomás csökkenti a hidrogénveszteséget; másodszor, a biztonság szempontjából a titán-hidrogén vegyületek nagyon stabilak, könnyen kezelhetők még szobahőmérsékleten lévő levegő hatására is, és hidrogén nem szabadul fel, ha nem alkalmaznak magas hőmérsékletet; végül a titán egy olcsó fém, és a titán bővelkedik a természeti erőforrásokban. A földkéreg tartalma ötszöröse a vasnak és százszorosa a réznek. A titán-hidrogén tárolásának fő hátránya, hogy a titán-hidrid deszorpciós hőmérséklete túl magas, és a visszatartás nagy. A 100 kPa egyensúlyi hidrogénnyomás eléréséhez 800 fok körüli hőmérsékletre kell felmelegíteni.

2. TiFe rendszer

A TiFe ötvözet egyfajta jó teljesítményű hidrogéntároló anyag, és egyben tipikus AB típusú hidrogéntároló ötvözet is. 1974-ben Reilly és Wiswall fedezte fel az Egyesült Államokban. Hidrogéntároló anyagként a TiFe ötvözetet fokozatosan tanulmányozták. A személyzet nagy jelentőséget tulajdonít ennek, és rengeteg kutatást végzett.

Aktiválás után a TiFe alapú ötvözet jobb hidrogén-abszorpciós és deszorpciós teljesítménnyel rendelkezik, hidrogén adszorpciós és deszorpciós kapacitása viszonylag nagy, maximális hidrogénabszorpciós kapacitása pedig (tömeghányad), adszorpciós egyensúlyi hidrogénnyomása a szobában. hőmérséklete 300 kPa. A TiFe alapú ötvözetek számos előnnyel rendelkeznek, mint hidrogéntároló anyagok, de van néhány probléma is: 1) az aktiválás nehézkes; 2) nagy a visszatartó képessége.

3. TiZr sorozat

A Zr és a Ti az IVB csoport fémelemeihez tartoznak. A Ti-hez hasonlóan a Zr is nagy hidrogénabszorpciós sűrűségű fémanyag. Tanulmányok kimutatták, hogy a megfelelő Ti/Zr arány javíthatja az ötvözet tulajdonságait; emellett a harmadik komponens fém hozzáadásával M (ahol M jelentése Co, Cr, V, Fe stb.), a TiZr hidrogéntárolási teljesítményét is javíthatja. Benvenuti C et al. kimutatták, hogy a TiZrV jó hidrogénabszorpciós teljesítménnyel rendelkezik, és széles körben alkalmazható a hidrogén és izotóp tárolása és tisztítása területén. kilátás.