Forskningsfremskridt for titanium-baserede brintlagringsmaterialer

Baseret på det lave ligevægtstryk for hydrogenadsorption af rent titanium og TiZr-serien, stærk heliumfikseringsevne, stabile kemiske egenskaber og høj sikkerhed af det dannede hydrid, kan det bruges til langtidsopbevaring af brint. Det centrale problem, der skal løses, er at reducere retentionskapaciteten; baseret på det høje ligevægtstryk af desorptionsbrint i TiFe-systemet og TiMn-systemet, kan det udvikles og forskes i til brintlagring og -pumpning i produktionsprocessen. Det centrale problem, der skal løses, er at realisere den gentagne genanvendelse af materialer og reducere omkostningerne.

For at løse ovenstående problemer er den nuværende forskningsretning hovedsageligt elementsubstitution. Det er håbet, at gennem forskning i ternær eller endda multilegering vil brintabsorption og -desorption og omfattende egenskaber af multikomponentlegeringer være gennembrud.

1. Rent titanium

Sammenlignet med andre materialer har titanium en meget overlegen ydeevne til lagring af brint. For det første har titanium den fordel, at det hurtigt adsorberer og desorberer hydrogen. Derudover er ligevægtstrykket for brintadsorption af titan ved stuetemperatur (25 grader) 10-8 Pa, og det lave adsorptionsligevægtstryk reducerer tabet af brint; for det andet, hvad angår sikkerhed, er titan-hydrogen-forbindelser meget stabile, nemme at håndtere, selv når de udsættes for luft ved stuetemperatur, og brint vil ikke blive frigivet, medmindre der påføres høj temperatur; endelig er titanium et billigt metal, og titanium er rigeligt af naturressourcer. Indholdet i jordskorpen er 5 gange så meget som jern og 100 gange kobber. Den største ulempe ved titaniumhydrogenopbevaring er, at desorptionstemperaturen af ​​titaniumhydrid er for høj, og retentionen er stor. For at nå ligevægtsbrinttrykket på 100kPa, skal det opvarmes til en temperatur nær 800 grader.

2. TiFe-system

TiFe-legering er en slags brintlagringsmateriale med god ydeevne, og det er også en typisk AB-type brintlagerlegering. I 1974 blev den opdaget af Reilly og Wiswall i USA. Som et brintlagermateriale er TiFe-legering gradvist blevet undersøgt. Personalet lægger stor vægt på det og har lavet en masse research.

Efter aktivering har den TiFe-baserede legering bedre brintabsorptions- og desorptionsydeevne, og dens adsorptions- og desorptionskapacitet for brint er relativt stor, og den maksimale brintabsorptionskapacitet er op til (massefraktion), og dens adsorptionsligevægtsbrinttryk i rummet temperaturen er 300kPa. TiFe-baserede legeringer har mange fordele som brintlagringsmaterialer, men der er også nogle problemer: 1) aktivering er vanskelig; 2) tilbageholdelseskapaciteten er stor.

3. TiZr-serien

Zr og Ti tilhører IVB-gruppens metalelementer. I lighed med Ti er Zr også et metalmateriale med høj brintabsorptionstæthed. Undersøgelser har vist, at et passende Ti/Zr-forhold kan forbedre legeringens egenskaber; derudover ved at tilføje den tredje komponent metal M (hvor M er Co, Cr, V, Fe osv.), kan det også forbedre brintlagringsydelsen af ​​TiZr. Benvenuti C et al. har vist, at TiZrV har en god brintabsorptionsevne og har en bred vifte af anvendelser inden for brint og dets isotoplagring og -rensning. udsigt.