金属氢化物贮氢技术研究与发展

氢分子又是如何进入和以什么形态贮存于合金中呢？已经证实，基于热力学平衡原因或者说氧气在合金表面化学吸附导致的表面分凝，贮氢合金的表面结构不同于内部。以LaNi5为例，观察到表面层有La（OH）。和La203的存在而次表面则有顺磁性的Ni颗粒沉淀。正是由于这些活性Ni的存在，氢分子得以在其上分解为氢原子。与LaNi5类似，组成贮氢合金日侧的元素一般都起着催化氢分解的作用。在表面上分解的氢原子是通过界面或疏松的氧化膜扩散进入合金内部并先形成固溶体0相。以氖代气进行的0相结构中子衍射分析认为，氖位于八面体间隙3f位置上，固溶过程合金除晶格膨胀外，结构保持不变。相变后形成的氢化物其氢原子是间隙在八面体或四面体间隙位置上，这也由中子衍射实验所证实，但是对具体占据的晶体学位置和p相晶体的对称性上则观点不一。氢以原子态存在于合金中，正是金属氢化物贮氢技术具有高贮氢体积密度和特有安全性原因所在。
　　2贮氢合金的研究与发展
　　最早问世的贮氢合金是Mg2Cu、Mg2Ni、LaNi5和TiFe动口上后来开发的zrMn2，已发展成为今天的所谓稀土系（AB5型）、钛系（AB型及AB2型）、镁系（A2B型）以及锆系（AB2型）四大系列材料。目前，四大类材料中合金成分超过干种。但是，符合工业要求并已实际应用的充其量只有数十种。原则上说，以氢的贮存、输送及其利用为主要目的的金属氢化物技术对贮氢合金性能有如下一些要求：（1）高的贮氢容量；（2）合适的平衡压力，以尽可能在室温下吸放氢操作；（3）易于活化；（4）吸放氢速度快；（5）良好的抗气体杂质中毒特性和长期循环稳定性；（6）原材料资源丰富，价格低廉。能基本满足上述条件的贮氢材料主要是稀土系和钛系合金。纯镁和镁基多元合金贮氢量大（纯镁约7·6wt％，Mg2Ni约3.6wt％）、重量轻、资源丰富，然而因其过低的平衡压力和不良的吸放氢速度，只能在高于300°C的温度下操作，虽有诱人应用前景，但有待改进与发展。锗系以zrMn2为代表，其贮氢量为1.7wt％，虽高于稀上系，但要达到室温应用的分解压力（一般）0.1MPa），操作温度得高于210°C，也很难应mrI3。
　　2．1稀上系贮氢合全（ABs）
　　2．1.1LaNi5系合金
　　LaNi5是稀土系贮氢合金典型代表，由荷兰菲利浦实验室首先研制。LaNi5的最大优点是活化容易，平衡压力适中、平坦，吸放氢平衡压力差小以及良好的动力学和抗杂质气体中毒特性。LaNi5吸氢形成LaNi5H6.5，贮氢量约1.4wt％，25°C的分解压力（放氢平衡压力）约0.2MPa，分解热-30.1kJ／mo1H2，非常适合于环境温度下操作。LaNi5的最大缺点是成本较高，吸氢后体积膨胀大（约23．5％）。为了满足各种氢化物工程技术对材料提出要求，在LaNi5的基础上通过合金元素对La和／或Ni的部分替代发展T元或更多组元的贮氢合金，如LaNi5-xMx（M：A1、Mn、cr、Fe、co、Cu、Ag、pd、pt，x=0.1-2.5）系和La1-xRexNi5（Re：Ce、Pr、Nd、Sm、Y、Gd、Th、Zr等，x=0.25-1.0）系。
　　2．1.2MmNi5系合金。
　　Mm是指富含Ce（≥40wt％）的混合稀土金属，其价格比纯稀土低得多，以其替代La可显著降低成本。
　　MmNi5可在室温和6.0MPa氢压下活化，生成MmNi5H6.0，贮氢量约1.3wt％。该合金的缺点是活化性能远比LaNi5差和室温吸氢平衡压力太高（～3.0MPa）。多元合金化

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