Напредък в изследванията на базирани на титан материали за съхранение на водород

Въз основа на ниското равновесно налягане на адсорбцията на водород от серията чист титан и TiZr, силна способност за фиксиране на хелий, стабилни химични свойства и висока безопасност на образувания хидрид, той може да се използва за дългосрочно съхранение на водород. Основният проблем, който трябва да бъде разрешен, е да се намали капацитетът за задържане; въз основа на високото равновесно налягане на десорбционния водород на TiFe система и TiMn система, тя може да бъде разработена и изследвана за съхранение и изпомпване на водород в производствения процес. Основният проблем, който трябва да бъде решен, е да се реализира многократното рециклиране на материалите и да се намалят разходите.

За да се решат горните проблеми, текущата посока на изследване е главно заместване на елементи. Надяваме се, че чрез изследването на трикомпонентно или дори мултилегиране, абсорбцията и десорбцията на водород и цялостните свойства на многокомпонентните сплави ще бъдат пробив.

1. Чист титан

В сравнение с други материали, титанът има много по-добра производителност при съхранение на водород. Първо, титанът има предимството бързо да адсорбира и десорбира водорода. В допълнение, равновесното налягане за адсорбция на водород от титан при стайна температура (25 градуса) е 10-8 Pa, а ниското равновесно налягане на адсорбция намалява загубата на водород; второ, по отношение на безопасността титан-водородните съединения са много стабилни, лесни за работа, дори когато са изложени на въздух при стайна температура, и водородът няма да бъде освободен, освен ако не се приложи висока температура; накрая, титанът е евтин метал, а титанът е изобилен в природните ресурси. Съдържанието в земната кора е 5 пъти по-голямо от това на желязото и 100 пъти по-голямо от това на медта. Основният недостатък на съхранението на титанов водород е, че температурата на десорбция на титановия хидрид е твърде висока и задържането е голямо. За да се достигне равновесно налягане на водорода от 100 kPa, той трябва да се нагрее до температура близо 800 градуса.

2. TiFe система

TiFe сплавта е вид материал за съхранение на водород с добра производителност и също така е типична сплав за съхранение на водород тип AB. През 1974 г. е открит от Райли и Уисуол в САЩ. Като материал за съхранение на водород, сплавта TiFe постепенно се изучава. Персоналът му отдава голямо значение и е направил много изследвания.

След активиране сплавта на основата на TiFe има по-добри показатели за абсорбция и десорбция на водород и нейният капацитет за адсорбция и десорбция за водород е относително голям, а максималният капацитет за абсорбция на водород е до (масова част) и нейното адсорбционно равновесно водородно налягане при стайна температурата е 300kPa. Базираните на TiFe сплави имат много предимства като материали за съхранение на водород, но има и някои проблеми: 1) активирането е трудно; 2) капацитетът за задържане е голям.

3. Серия TiZr

Zr и Ti принадлежат към металните елементи от IVB група. Подобно на Ti, Zr също е метален материал с висока плътност на абсорбция на водород. Проучванията показват, че подходящо съотношение Ti/Zr може да подобри свойствата на сплавта; в допълнение, добавянето на третия компонент метал M (където M е Co, Cr, V, Fe и т.н.), може също да подобри ефективността на съхранение на водород на TiZr. Benvenuti C et al. са показали, че TiZrV има добри характеристики на абсорбция на водород и има широк спектър от приложения в областта на водорода и неговото изотопно съхранение и пречистване. перспектива.