金属氢化物贮氢技术研究与发展

MPa高压钢瓶比较运输效率提高约30％。燃氢车辆用的金属氢化物氢燃料箱也是一种移动式装置。美国BNL的小轿车及Billing能源公司的19座中型面包车均采用TiFe氢化物贮氢燃料箱。后者氢燃料箱使用1吨TiFe合金，有效氢容量7.7kg，以发动机冷却水（约90℃）提供释放氢所需热量，行车距离121km（车速80km／h）。德国戴姆勒。奔驰公司则发展一种高低温混合型的燃料箱，使用TiFe氢化物箱和重量轻的Mg-Ni系氢化物箱组合在一起，高温箱利用发动机废气直接加热，TiFe箱利用发动机冷却水加热，总重500kg的燃料箱贮氢量超过11kg（45L汽油），在轻量化上有了长足进展。浙江大学开发的燃用氢。汽油混合燃料城市节能、低排污小公共汽车（19座），使用的常温氢化物箱反应器由19根Φ51×2.5mm不锈钢管密排并联，内装120kgMl0.8Ca0.2Ni5贮氢合金，贮氢量22.4Nm3，贮氢箱总重190kg，以发动机排放废热或冷却水为释氢热源。配备这种氢燃料箱的氢油混合燃料公共汽车，当在汽油中掺和4.7vol％氢时，行车120km的平均节油率达到43．5％，废气排放降低70％以上，既提高了燃料利用率又减轻了对大气污染。金属氢化物氢燃料箱为燃氢汽车的发展提供了安全保障。移动式贮氢器的另一潜在大宗用途是燃料电池氢燃料箱。金属氢化物贮氢器不需附加设备（如裂解及净化系统），安全性高，特别适于车船方面应用。早在1988年，德国海军的燃料电池混合推进系统在潜艇首次应用成功，燃料电池功率为100kW，氧以液氧形式贮存，氢则以TiFe合金贮存。1998年8月，西门子公司又宣布已研制成功300kW大功率潜艇用PEMFC。1996年，日本三洋电器公司申请了一种便携式燃料电池用贮氢器，氢容量仅0.36Nm3，使用2.5kgMm-YNi-Mn贮氢合金，可供250W燃料电池配套使用。为配合燃料电池（尤其是PEMFC和AFC）的发展之需，作者在开发新型高容量氢源合金的同时，设计和研制了多种型式和不同容量的金属氢化物氢燃料箱。一种竖式筒型燃料箱采用轻质铝管容器，每根铝管内叠放盛满复合贮氢材料的铝盘，贮氢容量为3000L。有一种小型便携式氢燃料箱，其反应器采用无缝铝管，使用3.8kgM10.8Ca0.2Ni5合金，贮存氢700L，外形尺寸为20cm×llcm×18cm，可利用空气对流供热释氢。该燃料箱在lkWPEMFC上使用，受到欢迎。
　　5结束语
　　贮氢材料及氢化物工程应用开发已历时30年，取得了举世瞩目的成就。尤其是贮氢电极合金及镍氢化物电池率先大规模产业化，为贮氢材料展现了光明前景。作为一种贮能材料和功能材料，许多潜在应用的研究还仅仅是开始，如同位素分离、催化反应、空间制冷器、燃料电池等；至于广为关注的一些热点，如能量转换、大规模氢气贮运等也因种种原因尚未大规模推广。氢化物工程开发首先依赖于贮氢材料的发展。上述介绍的已被工业采用的一些贮氢合金，实际有效贮氢容量也就在1.4～1.8wt％左右，其重量贮能密度还是偏低。因此，开发新型更高容量贮氢合金仍是氢化物工程应用发展的关键。从近期产业化目标考虑，重点似应放在安全性要求上并向多功能化发展，以求达到更好社会效益和经济效益，提高商品竞争能力。无论是基础研究、技术研究和应用开发，贮氢材料及其应用发展离不开多种学科的交叉渗透与支持，例如氢能与太阳能的综合利用，与化工、机械、冶金和电化学方面的有机组合，只有如此，贮氢材料才能找到更大的发展空间。
　　
　　
　　
　

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