¿Cuál es el concepto de aleación de almacenamiento de hidrógeno?
En la década de 1960 aparecieron en el reino material metales y aleaciones que podían almacenar hidrógeno, denominados colectivamente metales de almacenamiento de hidrógeno. Estos metales o aleaciones tienen una gran capacidad para capturar hidrógeno. Bajo ciertas condiciones de temperatura y presión, las moléculas de hidrógeno se pueden descomponer primero en átomos individuales en la aleación (o metal), y estos átomos de hidrógeno entrarán en los espacios entre los átomos de la aleación como "agujas". Reacciona químicamente con la aleación para formar hidruro metálico, que externamente se manifiesta como "absorbiendo" una gran cantidad de hidrógeno y liberando una gran cantidad de calor. 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.
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.
Principales aplicaciones
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 quemado en vano caído. 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 a 99,9999, es barato y seguro, y tiene beneficios sociales y importancia económica muy importantes.
Materiales de equipos de refrigeración o calefacción.
Debido a que las aleaciones de almacenamiento de hidrógeno tienen las características de liberar una gran cantidad de calor al absorber hidrógeno y absorber una gran cantidad de calor al liberar hidrógeno, las personas pueden usar el ciclo exotérmico-endotérmico de las aleaciones de almacenamiento de hidrógeno para almacenar y transferir calor, fabricar equipos de refrigeración o 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 de Investigación de Metales No Ferrosos de Beijing 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 de 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 hidruro metálico de níquel fabricadas con almacenamiento de hidrógeno. aleaciones. 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, las baterías de níquel-hidruro metálico de mayor capacidad ya se utilizan 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.