Postęp badań materiałów do magazynowania wodoru na bazie tytanu

Dzięki niskiemu równowagowemu ciśnieniu adsorpcji wodoru czystego tytanu i szeregu TiZr, silnej zdolności wiązania helu, stabilnym właściwościom chemicznym i wysokiemu bezpieczeństwu powstałego wodorku, może być stosowany do długoterminowego przechowywania wodoru. Kluczowym problemem do rozwiązania jest zmniejszenie zdolności retencyjnej; w oparciu o wysokie ciśnienie równowagowe wodoru desorpcyjnego układu TiFe i układu TiMn, można go opracować i zbadać pod kątem magazynowania i pompowania wodoru w procesie produkcyjnym. Kluczowym problemem do rozwiązania jest uświadomienie sobie powtórnego recyklingu materiałów i obniżenie kosztów.

W celu rozwiązania powyższych problemów, aktualnym kierunkiem badań jest głównie substytucja pierwiastków. Oczekuje się, że dzięki badaniom trójskładnikowych, a nawet wieloskładnikowych stopów absorpcja i desorpcja wodoru oraz wszechstronne właściwości stopów wieloskładnikowych będą przełomowe.

1. Czysty tytan

W porównaniu z innymi materiałami tytan ma bardzo dobre właściwości magazynowania wodoru. Po pierwsze, tytan ma tę zaletę, że szybko adsorbuje i desorbuje wodór. Ponadto równowagowe ciśnienie adsorpcji wodoru przez tytan w temperaturze pokojowej (25 stopni) wynosi 10-8 Pa, a niskie ciśnienie równowagowe adsorpcji zmniejsza utratę wodoru; po drugie, pod względem bezpieczeństwa związki tytanowo-wodorowe są bardzo stabilne, łatwe w obróbce nawet w kontakcie z powietrzem o temperaturze pokojowej, a wodór nie uwolni się, jeśli nie zostanie zastosowana wysoka temperatura; wreszcie tytan jest tanim metalem, a tytan jest bogaty w zasoby naturalne. Zawartość skorupy ziemskiej jest 5 razy większa niż żelaza i 100 razy większa niż miedzi. Główną wadą przechowywania wodoru tytanowego jest to, że temperatura desorpcji wodorku tytanu jest zbyt wysoka, a retencja jest duża. Aby osiągnąć równowagowe ciśnienie wodoru 100 kPa, należy go ogrzać do temperatury bliskiej 800 stopni.

2. System TiFe

Stop TiFe jest rodzajem materiału do przechowywania wodoru o dobrych parametrach, a także jest typowym stopem do przechowywania wodoru typu AB. W 1974 roku został odkryty przez Reilly'ego i Wiswalla w Stanach Zjednoczonych. Stopniowo badano stop TiFe jako materiał do przechowywania wodoru. Personel przywiązuje do tego dużą wagę i przeprowadził wiele badań.

Po aktywacji stop na bazie TiFe ma lepszą wydajność absorpcji i desorpcji wodoru, a jego zdolność adsorpcji i desorpcji wodoru jest stosunkowo duża, a maksymalna zdolność absorpcji wodoru wynosi do (ułamek masowy), a jego równowaga adsorpcyjna ciśnienie wodoru w temperaturze pokojowej temperatura wynosi 300 kPa. Stopy na bazie TiFe mają wiele zalet jako materiały magazynujące wodór, ale są też pewne problemy: 1) aktywacja jest trudna; 2) zdolność retencji jest duża.

3. Seria TiZr

Zr i Ti należą do pierwiastków metalowych grupy IVB. Podobnie jak Ti, Zr jest również materiałem metalicznym o dużej gęstości absorpcji wodoru. Badania wykazały, że odpowiedni stosunek Ti/Zr może poprawić właściwości stopu; dodatkowo dodanie trzeciego składowego metalu M (gdzie M to Co, Cr, V, Fe itp.) może również poprawić wydajność magazynowania wodoru przez TiZr. Benvenuti C i in. wykazali, że TiZrV ma dobre właściwości absorpcji wodoru i ma szeroki zakres zastosowań w dziedzinie wodoru oraz przechowywania i oczyszczania jego izotopów. perspektywa.