Recopilación de datos detallados sobre aleaciones de almacenamiento de hidrógeno
Nombre chino: Aleación de almacenamiento de hidrógeno mbth: Metal de almacenamiento de hidrógeno Fecha: Años 60 Función: Desarrollo, introducción, clasificación, usos principales y desarrollo de metales y aleaciones capaces de almacenar hidrógeno Años 60, materiales Metales y aleaciones capaces de almacenar El hidrógeno apareció en el reino. Estos metales o aleaciones se denominan colectivamente metales de almacenamiento de hidrógeno y tienen una gran capacidad para capturar hidrógeno. Bajo ciertas condiciones de temperatura y presión, las moléculas de hidrógeno primero se descomponen en átomos individuales en la aleación (o metal). Estos átomos de hidrógeno entran en los espacios entre los átomos de la aleación como agujas y reaccionan con la aleación para generar hidruros metálicos, que aparecen al mundo exterior. como una gran cantidad de hidrógeno "Absorber". Estos hidruros metálicos se descompondrán nuevamente después de calentarse, y los átomos de hidrógeno pueden combinarse en moléculas de hidrógeno y liberarse, lo que va acompañado de un efecto endotérmico evidente. En la década de 1970, Philips Company de Holanda y Brookhaven Company de Estados Unidos descubrieron que LaNi5 y Mg2Ni tienen la capacidad de absorber y liberar hidrógeno de manera reversible, acompañado de una serie de cambios en los mecanismos físicos y químicos. Desde 1973, se ha intentado utilizar LaNi5 como material anódico para baterías secundarias, pero ha fracasado debido al bajo rendimiento del ciclo. En 1984, la empresa holandesa Philips resolvió con éxito el problema de la pérdida de capacidad de la aleación LaNi5 durante el ciclismo, eliminando el último obstáculo para el desarrollo de baterías MH/Ni. Introducción al polvo de aleación de almacenamiento de hidrógeno Aunque los espacios entre los átomos metálicos de la aleación de almacenamiento de hidrógeno no son grandes, la capacidad de almacenamiento de hidrógeno es mucho mejor que la de las botellas de hidrógeno, porque puede absorber todo el hidrógeno de la botella como una esponja. En concreto, el volumen de una aleación de almacenamiento de hidrógeno equivalente a 1/3 del peso de un cilindro de almacenamiento de hidrógeno es inferior a 1/10 del volumen del cilindro, pero su capacidad de almacenamiento de hidrógeno es 1.000 veces la del hidrógeno gaseoso al mismo tiempo. temperatura y presión. Se puede ver que la aleación de almacenamiento de hidrógeno es un método de almacenamiento de hidrógeno extremadamente simple e ideal. El uso de una aleación de almacenamiento de hidrógeno para almacenar hidrógeno no solo tiene las características de una gran capacidad de almacenamiento de hidrógeno, bajo consumo de energía, baja presión de trabajo y fácil uso, sino que también puede evitar enormes contenedores de acero, lo que hace que el almacenamiento y el transporte sean convenientes y seguros. Clasificación: En la actualidad, las aleaciones de almacenamiento de hidrógeno incluyen principalmente series de titanio, series de circonio, series de hierro y aleaciones de almacenamiento de hidrógeno de series de tierras raras. Se utiliza principalmente para materiales de separación, recuperación y purificación de hidrógeno. En la producción de la industria química, la refinación de petróleo y la industria metalúrgica, generalmente se emite una gran cantidad de gas de cola que contiene hidrógeno, parte del cual contiene entre un 50 y un 60% de hidrógeno, pero la mayor parte actualmente se evacua o quema en vano. Por tanto, reciclar estos recursos tiene una gran importancia económica. Además, industrias como las de circuitos integrados, dispositivos semiconductores, materiales electrónicos y fibras ópticas requieren hidrógeno de pureza ultraalta. La aleación de almacenamiento de hidrógeno tiene una afinidad especial por los átomos de hidrógeno, pero tiene un rechazo selectivo de otras impurezas del gas, es decir, tiene la función de absorber selectivamente solo hidrógeno y capturar impurezas impuras. No solo puede recuperar hidrógeno del gas residual, sino que también puede mejorarlo. La pureza del hidrógeno es superior al 99,9999%, es barato y seguro, y tiene beneficios sociales y una importancia económica muy importantes. Materiales de equipos de refrigeración o calefacción. Dado que las aleaciones de almacenamiento de hidrógeno tienen las características de liberar una gran cantidad de calor durante las reacciones químicas de absorción de hidrógeno y absorber una gran cantidad de calor cuando se libera hidrógeno, las personas pueden usar el ciclo exotérmico-endotérmico de las aleaciones de almacenamiento de hidrógeno para almacenar y transferir calor para fabricar refrigeración. o equipos de calefacción. Estados Unidos y Japón compiten por el uso de aleaciones de almacenamiento de hidrógeno para construir salas de calefacción y refrigeración para la utilización de energía solar y calor residual. El principio es utilizar la reacción exotérmica cuando la aleación de almacenamiento de hidrógeno absorbe hidrógeno y la reacción endotérmica cuando libera hidrógeno. El Instituto General de Investigación de Metales No Ferrosos de Beijing de China ha utilizado el efecto cíclico de las aleaciones de almacenamiento de hidrógeno para absorber y liberar hidrógeno y producir un refrigerador que puede enfriar a 77 K. Puede usarse en industrias industriales, médicas y otras que requieren entornos de baja temperatura. Baterías recargables Ni-MH. Dado que el cadmio en las baterías de níquel-cadmio que se utilizan actualmente es tóxico, la eliminación de las baterías usadas es complicada y contamina el medio ambiente. Poco a poco serán reemplazadas por baterías recargables de níquel-hidruro metálico hechas de aleaciones de almacenamiento de hidrógeno. En términos de capacidad de la batería, la capacidad de una batería recargable de níquel-hidruro metálico del mismo tamaño es aproximadamente de 1,5 a 2 veces mayor que la de una batería de níquel-cadmio, y no hay contaminación por cadmio. Ahora se ha utilizado ampliamente en varios dispositivos electrónicos portátiles pequeños, como comunicaciones móviles y computadoras portátiles. En la actualidad, ya se utilizan baterías de níquel-hidruro metálico de mayor capacidad en vehículos híbridos de gasolina/eléctricos, que pueden cargarse y descargarse rápidamente. Cuando el vehículo circula a alta velocidad, la electricidad generada por el generador se puede almacenar en la batería de hidruro metálico de níquel del vehículo. Cuando el vehículo circula a baja velocidad, normalmente consume más gasolina que cuando circula a alta velocidad. Por lo tanto, para ahorrar gasolina, se puede utilizar la batería de hidruro metálico de níquel del automóvil en lugar del motor de combustión interna para impulsar el motor. Esto no solo garantiza la conducción normal del vehículo, sino que también ahorra mucha gasolina.
Por lo tanto, los vehículos híbridos tienen un mayor potencial de mercado que los vehículos tradicionales y países de todo el mundo están intensificando la investigación en esta área. Información adicional Algunos metales tienen una gran capacidad para capturar hidrógeno. Bajo ciertas condiciones de temperatura y presión, estos metales pueden "absorber" una gran cantidad de hidrógeno, reaccionar para formar hidruros metálicos y liberar calor al mismo tiempo. Posteriormente, cuando estos hidruros metálicos se calientan, se descomponen nuevamente, liberando el gas hidrógeno almacenado en su interior. Estos metales que "absorben" hidrógeno se denominan aleaciones de almacenamiento de hidrógeno. Las aleaciones de almacenamiento de hidrógeno tienen una gran capacidad de almacenamiento de hidrógeno. La densidad del hidrógeno almacenado por unidad de volumen es 1.000 veces la del hidrógeno gaseoso a la misma temperatura y presión, lo que equivale a almacenar hidrógeno a alta presión a 1.000 atmósferas. Debido a que todas las aleaciones de almacenamiento de hidrógeno son sólidas, no es necesario almacenar cilindros grandes y voluminosos para almacenar hidrógeno a alta presión, ni tampoco es necesario almacenar hidrógeno líquido a temperaturas extremadamente bajas. Cuando se requiere hidrógeno, la aleación reacciona con el hidrógeno para formar un hidruro metálico y libera calor. Cuando se necesita hidrógeno, el hidrógeno almacenado en él se libera calentándolo o reduciendo la presión, tal como se carga y descarga una batería. Por lo tanto, la aleación de almacenamiento de hidrógeno es un método de almacenamiento de hidrógeno extremadamente simple e ideal. Las aleaciones de almacenamiento de hidrógeno que se están desarrollando actualmente incluyen principalmente aleaciones de almacenamiento de hidrógeno a base de titanio, aleaciones de almacenamiento de hidrógeno a base de circonio, aleaciones de almacenamiento de hidrógeno a base de hierro y aleaciones de almacenamiento de hidrógeno a base de tierras raras. Las aleaciones de almacenamiento de hidrógeno no solo tienen la capacidad de almacenar hidrógeno, sino que también tienen la función de conversión de energía de convertir la energía química en energía mecánica o energía térmica cuando se almacena hidrógeno. La aleación de almacenamiento de hidrógeno libera calor cuando absorbe hidrógeno y absorbe calor cuando libera hidrógeno. Al utilizar este ciclo de liberación-absorción de calor, el calor se puede almacenar y transferir para crear equipos de refrigeración o calefacción. Las aleaciones de almacenamiento de hidrógeno también se pueden utilizar para purificar y recuperar hidrógeno, que puede purificarse hasta alcanzar una pureza muy alta. Por ejemplo, utilizando aleaciones de almacenamiento de hidrógeno, se puede obtener hidrógeno ultrapuro con una pureza superior al 99,9999% a un coste muy bajo. El rápido desarrollo de aleaciones para el almacenamiento de hidrógeno ha abierto un amplio camino para la utilización del hidrógeno. Cuando se utilizan en baterías, las aleaciones de almacenamiento de hidrógeno tienen un alto rendimiento de descarga (potencia) y un excelente rendimiento de descarga. Además, tiene menos grietas y un excelente ciclo de vida, y puede usarse en baterías grandes, especialmente vehículos eléctricos, vehículos híbridos, aplicaciones de alta potencia, etc. La aleación de almacenamiento de hidrógeno tiene un cambio de fase que cambia con la capacidad de almacenamiento de hidrógeno (H/M) cuando su capacidad de almacenamiento de hidrógeno (H/M) cae en el rango de 0,3 ~ 0,7 o 0,4 ~ 0,6, la aleación de almacenamiento de hidrógeno está en. monofásico o cercano al estado monofásico.