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20世纪60年代,荷兰Philips实验室和美国的Brookhaven 实验室先后发现 LaNi5和Mg2Ni等合金具有可逆吸放氢的性能。进一步研究发现,这类储氢金属催化作用等材料在吸氢过程中伴有热效应、机械效应、电化学效应、磁性变化、多种功能。
自此以后,世界各国都在竞相研究开发不同的金属储氢材料。新型储氢合金层出不穷,性能在不断提高,应用领域也在不断扩大。储氢合金的多功能作用,特别是储氢合金在电池领域的工业化,更激起了人们对储氢合金的高度重视。对储氢合金的基础理论研究虽然尚不十分成熟,但仍取得了不少进展。金属氢化物作为一种多功能材料,根据不同用途有不同要求。一般作为储氢(包括电池用)和蓄热用金属,应具备下列条件:
①容易活化,单位质量、单位体积吸氢量较大;
②吸、放氢速度快,氢扩散速度大,可逆性好;
③有较平坦和较宽的平台区,平衡分解压适中,作储氢用时,室温附近的分解压为0.2~0.3MPa,作电池材料用时为10-4~10-1MPa;
④吸收、分解过程中的平衡氢压差,即滞后性小;
⑤氢化物生成焓,作储氢材料或电池材料时应该小,作蓄热材料时则应大;
⑥寿命长,反复吸放氢后,合金粉碎量小,而且衰减小,能保持性能稳定,作电池材料时能耐碱液腐蚀;
⑦有效热导率大、电催化活性高;
⑧在空气中稳定,安全性好,不易受N2、O2、H2O、H2S等杂质气体
毒害;
⑨价格低廉、不污染环境、容易制造。
对于气态储氢材料,国际能源协会(International Energy Agency)的期望目标是在低于100℃的条件下,材料的放氢容量达到5%(质量分数);日本的“世界能源网络”(World Energy Network)研究计划的目标是在低于100℃,1.0MPa的条件下,有效放氢量达到5%;经5000次吸放氢循环后,其容量应保持在90%以上。为满足电动汽车的实用要求,美国能源部提出了容量为6.5%的更高要求。
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