储氢合金是什么概念?
20世纪60年代,材料王国出现了可以储氢的金属和合金,统称为储氢金属。这些金属或合金具有很强的捕获氢的能力。在一定的温度和压力条件下,氢分子可以先分解成合金(或金属)中的单个原子,这些氢原子会像“针”一样进入合金原子之间的空隙。并与合金发生化学反应生成金属氢化物,对外表现为“吸收”大量氢,释放大量热。这些金属氢化物受热后会再次分解,氢原子可以结合成氢分子释放出来,并伴有明显的吸热效应。
分类
目前储氢合金主要有钛系、锆系、铁系和稀土系储氢合金。
主要应用
氢气分离、回收和提纯材料。
在化学工业、石油炼制和冶金工业的生产中,通常会排放出大量的含氢尾气,其中一部分含有50 ~ 60%的氢气,但目前大部分都被抽空或白白烧掉了。因此,回收这部分资源具有重要的经济意义。此外,集成电路、半导体器件、电子材料、光纤等行业都需要超高纯氢气。储氢合金对氢原子有特殊的亲和力,但对其他气体杂质有选择性排斥,即具有只选择性吸收氢气,捕集不纯杂质的功能,既能从废气中回收氢气,又能使氢气纯度高于99.9999%,既便宜又安全,具有非常重要的社会效益和经济意义。
制冷或加热设备材料。
由于储氢合金具有吸氢化学反应时释放大量热量,放氢时吸收大量热量的特性,人们可以利用储氢合金的这种放热-吸热循环来储存和传递热量,制造制冷或制热设备。美国和日本竞相使用储氢合金制造冷暖房,用于太阳能和余热利用。原理是利用储氢合金吸氢时的放热反应和放氢时的吸热反应。中国北京有色金属研究总院利用储氢合金吸放氢的循环效应,制作了一种可以制冷到77K的制冷机,可用于工业、医疗等行业需要低温环境的场合。
镍氢充电电池。
由于目前广泛使用的镍镉电池中的镉有毒,废电池处理复杂,污染环境,将逐渐被贮氢合金制成的镍氢充电电池所取代。电池容量方面,同样大小的镍氢充电电池的电池容量比镍镉电池高1.5 ~ 2倍左右,没有镉污染。现在已经广泛应用于移动通讯、笔记本电脑等各种小型便携式电子设备中。目前,容量更大的镍氢电池已经用于汽油/电动混合动力汽车,可以快速充放电。当车辆高速行驶时,发电机发出的电可以储存在车辆上的镍氢电池中,而当车辆低速行驶时,通常会比高速行驶时消耗大量的汽油。所以为了节省汽油,此时可以用车上的镍氢电池代替内燃机来驱动电机,这样不仅保证了车辆的正常行驶,还节省了大量的汽油。因此,与传统汽车相比,混合动力汽车具有更大的市场潜力,世界各国都在加紧这方面的研究。