Kemajuan penyelidikan bahan simpanan hidrogen berasaskan titanium

Berdasarkan tekanan keseimbangan rendah penjerapan hidrogen titanium tulen dan siri TiZr, keupayaan penetapan helium yang kuat, sifat kimia yang stabil dan keselamatan tinggi hidrida yang terbentuk, ia boleh digunakan untuk penyimpanan hidrogen jangka panjang. Masalah utama yang perlu diselesaikan ialah mengurangkan kapasiti Pengekalan; berdasarkan tekanan keseimbangan tinggi hidrogen desorpsi sistem TiFe dan sistem TiMn, ia boleh dibangunkan dan dikaji untuk penyimpanan dan pengepaman hidrogen dalam proses pengeluaran. Masalah utama yang perlu diselesaikan adalah untuk merealisasikan kitar semula bahan yang berulang dan mengurangkan kos.

Untuk menyelesaikan masalah di atas, hala tuju penyelidikan semasa adalah terutamanya penggantian unsur. Diharapkan melalui penyelidikan ternary atau pun multi-aloi, penyerapan hidrogen dan nyahjerapan dan sifat komprehensif aloi berbilang komponen akan menjadi kejayaan.

1. Titanium tulen

Berbanding dengan bahan lain, titanium mempunyai prestasi yang sangat unggul dalam menyimpan hidrogen. Pertama, titanium mempunyai kelebihan untuk menjerap dan menyahserap hidrogen dengan cepat. Di samping itu, tekanan keseimbangan untuk penjerapan hidrogen titanium pada suhu bilik (25 darjah ) ialah 10-8 Pa, dan tekanan keseimbangan penjerapan yang rendah mengurangkan kehilangan hidrogen; kedua, dari segi keselamatan, sebatian Titanium-hidrogen adalah sangat stabil, mudah dikendalikan walaupun terdedah kepada udara pada suhu bilik, dan hidrogen tidak akan dilepaskan melainkan suhu tinggi digunakan; akhirnya, titanium adalah logam kos rendah, dan titanium banyak terdapat dalam sumber semula jadi. Kandungan dalam kerak bumi adalah 5 kali ganda daripada besi dan 100 kali ganda daripada tembaga. Kelemahan utama penyimpanan hidrogen titanium ialah suhu desorpsi titanium hidrida terlalu tinggi dan pengekalannya besar. Untuk mencapai tekanan hidrogen keseimbangan 100kPa, ia mesti dipanaskan pada suhu hampir 800 darjah .

2. Sistem TiFe

Aloi TiFe ialah sejenis bahan simpanan hidrogen dengan prestasi yang baik, dan ia juga merupakan aloi simpanan hidrogen jenis AB biasa. Pada tahun 1974, ia ditemui oleh Reilly dan Wiswall di Amerika Syarikat. Sebagai bahan simpanan hidrogen, aloi TiFe telah dikaji secara beransur-ansur. Kakitangan sangat mementingkannya dan telah melakukan banyak penyelidikan.

Selepas pengaktifan, aloi berasaskan TiFe mempunyai penyerapan hidrogen yang lebih baik dan prestasi penyahsorpsian, dan kapasiti penjerapan dan penyahsorpsiannya untuk hidrogen adalah agak besar, dan kapasiti penyerapan hidrogen maksimum adalah sehingga (pecahan jisim), dan tekanan hidrogen keseimbangan penjerapannya di bilik. suhu ialah 300kPa. Aloi berasaskan TiFe mempunyai banyak kelebihan sebagai bahan simpanan hidrogen, tetapi terdapat juga beberapa masalah: 1) pengaktifan adalah sukar; 2) kapasiti pengekalan adalah besar.

3. Siri TiZr

Zr dan Ti tergolong dalam unsur logam kumpulan IVB. Sama seperti Ti, Zr juga merupakan bahan logam dengan ketumpatan penyerapan hidrogen yang tinggi. Kajian telah menunjukkan bahawa nisbah Ti/Zr yang sesuai boleh meningkatkan sifat aloi; di samping itu, menambah logam komponen ketiga M (di mana M ialah Co, Cr, V, Fe, dll.), ia juga boleh meningkatkan prestasi penyimpanan hidrogen TiZr. Benvenuti C et al. telah menunjukkan bahawa TiZrV mempunyai prestasi penyerapan hidrogen yang baik dan mempunyai pelbagai aplikasi dalam bidang hidrogen dan penyimpanan dan penulenan isotopnya. prospek.