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1、储 氢 材 料 杨玉华 石油和煤是人类的两大主要能源，但由于资源有限，使用后带来环境污染等问题，因此解决能源短缺和环境污染成为实现人类社会可持续发展的关键问题之一。 氢能作为一种储量丰富，来源广泛，能量密度高的绿色能源，引起人们的广泛关注。 进入20世纪90年代以来，许多国家在研究制氢技术和氢能应用技术的同时，对贮氢技术的研究极为重视。 氢能的贮存是氢能应用的前提。物理方法储氢：高压储氢、玻璃球储氢等化学方法储氢： 金属氢化物储氢 配位氢化物储氢 无机物储氢 吸附储氢 （物理与化学方法相结合）储 氢 技 术金属合金储氢合金由一种吸氢元素或与氢有很强亲和力 (A) 和一种吸氢量小或根本不吸氢的元
2、素(B)共同组成。(A)元素与氢的反应为放热反应(H0) ,当如Fe、Co、Ni、Cr、Cu、Al等, 控制着吸放氢的可逆性，起调节生成热与分解压力的作用。 四面体 八面体M + x/2H2MHx + H Abs.Des.La-Mg-Ni-Co 储氢合金 La-Mg-Ni-Co储氢性质和晶体结构 La0.7Mg0.3Ni2.8Co0.5 合金的晶格应力和衰变机理 La0.7Mg0.3Ni2.8Co0.5合金吸放氢过程中的原位衍射分析P-C-T 曲线晶体结构和 Rietveld 分析 电化学性质 相对于AB5型合金而言:高的放电容量 (410mAh/g) AB5型 (330mAh/g) 好的循环
3、稳定性 室温时高的倍率放电性能 (La,Mg)(Ni,Co)n (n=3.0-4.0) 合金晶体结构PuNi3-type La2Mg(Ni,Co)9, Ce2Ni7-type La3Mg(Ni,Co)14 和Pr5Co19-type La4Mg(Ni,Co)19. LaNiLa2Ni3La7Ni16LaNi3La2Ni7La5Ni19LaNi5PuNi3-type La2Mg(Ni,Co)9, Ce2Ni7-type La3Mg(Ni,Co)14 和Pr5Co19-type La4Mg(Ni,Co)19. 样品： A-1: La0.67Mg0.33Ni2.5Co0.5 , A-2: La0.7
4、Mg0.3Ni2.8Co0.5 A-3: La0.75Mg0.25Ni3.0Co0.5 频感熔炼合成 在Ar气氛中，950退火5h第一循环: 储氢容量 1.0 H/M, 平台压力 0.2MPa 第二循环: 平台压力 0.05MPa. La-Mg-Ni-Co 合金的储氢性能和晶体结构A-1, A-2 和 A-3 在 2= 320 的XRD 图谱d=1.619, 0.807 和 0.5375nm Pr5Co19-type相d=1.211.22 和0.6060.607nm Ce2Ni7-type相d=0.8070.815nm PuNi3-type和Pr5Co19-type 相的混合物La-Mg-Ni
5、-Co 合金的Rietveld分析Rwp= 13.43 Rp=10.38 s=2.049A-3Ce2Ni7Pr5Co19LaNi5A-1Rwp=14.60 Rp=11.14 s=2.031LaNi3Ce2Ni7Pr5Co19YMgNi4Rwp=15.90 Rp= 12.37 s=2.324A-2LaNi3Ce2Ni7Pr5Co19LaNi5All the samples are multi-phase alloys with superlattice A-1,A-2 和 A-3 的Rietveld分析A-1, A-2 和A-3 的精修结结果 Phase lattice parameter (n
6、m) phase abundance (wt.%) a c A-1 A-2 A-3 PuNi3-type 0.50451(9) 2.4336(3) 40 7 5 Ce2Ni7-type 0.50376(4) 2.4198(2) 31 87 31 Pr5Co19 -type 0.50383(3) 3.2199(2) 25 6 62A-1: 各相相丰度均为1/3。 A-2: Ce2Ni7-type 相相丰度 80%A-3: 主相为 Pr5Co19 -type 氢化(a,b)和放氢(c,d)的原位衍射图 La0.7Mg0.3Ni2.8Co0.5 合金的原位衍射分析氢氢化: 衍射峰向低角度移动动，两相
7、放氢氢:向高角度移动动，一相Phase Atom site x y z Ce2Ni7-type La1/Mg 4f 1/3 2/3 0.0243 P63/mmc La2/La 4f 1/3 2/3 0.1703 (No.194) Ni/Co(1) 2a 0.0 0.0 0.0 Ni/Co(2) 4e 0.0 0.0 0.1652 Ni/Co(3) 4f 2/3 1/3 0.1671 Ni/Co(4) 6h 0.8336 -0.8336 1/4 Ni/Co(5) 12k 0.8294 -0.8294 0.0832 A-2的结构模型氢化过程中的精修结果固定Ye，无各相异性膨胀胀 0.09H/M0.
8、50H/M0.90H/M放氢过程中的精修结果0.50H/M0.28H/MDehydride 固溶体和氢化物的晶胞参数(a) 氢化固溶体 (b) 氢化氢化物(c) 放氢氢化物固溶体和氢化物中的晶格应力P-C-I曲线和XRD图谱 (a) 第一循环 (b) 二循环 (c) 退火后 La0.7Mg0.3Ni2.8Co0.5 合金的晶格应力和衰变机理La0.7Mg0.3Ni2.8Co0.5 P-C-I曲线(a) 1st (b) 2th (c)10th (d) 30th经过若干循环后的La0.7Mg0.3Ni2.8Co0.5 XRD 图谱 (A) 低角度 (B) 高角度cycles a c c/a a/a
9、0 c/c0 Y lattice strain % % % % 2 0.50561(2) 2.4469(2) 4.84 0.37 1.12 0.1936 0.34 10 0.50771(5) 2.4624(3) 4.85 0.78 1.76 0.7644 1.33 30 0.51010(7) 2.4744(7) 4.85 1.26 2.26 1.0339 1.80结 论1. La-Mg-Ni-Co 合金主要是由 PuNi3-type、 Ce2Ni7-type和Pr5Co19-type 相组组成。2 吸放氢氢平台压压力：第一循环时环时 0.2MPa 第二循环环0.05MPa3 氢氢化过过程中和相均出现现，放氢过氢过 程中仅仅一相。晶格应应力在放氢过氢过 程中达到最大。 4. 随着吸放氢氢循环环的进进行，放氢氢容量明显显降低。 Pr5Co19型合金吸/放氢循环稳定性及氢化物和固溶体之间相转化的研究 青年基金
