Progreso de la investigación de los materiales de almacenamiento de hidrógeno a base de titanio
Basado en la baja presión de equilibrio de la adsorción de hidrógeno del titanio puro y la serie TiZr, la fuerte capacidad de fijación de helio, las propiedades químicas estables y la alta seguridad del hidruro formado, se puede utilizar para el almacenamiento a largo plazo de hidrógeno. El problema clave a resolver es reducir la capacidad de Retención; basado en la alta presión de equilibrio del hidrógeno de desorción del sistema TiFe y el sistema TiMn, se puede desarrollar e investigar para el almacenamiento y bombeo de hidrógeno en el proceso de producción. El problema clave a resolver es realizar el reciclaje repetido de materiales y reducir costos.
Para resolver los problemas anteriores, la dirección de investigación actual es principalmente la sustitución de elementos. Se espera que a través de la investigación de aleaciones ternarias o incluso múltiples, la absorción y desorción de hidrógeno y las propiedades integrales de las aleaciones de múltiples componentes sean un gran avance.
1. titanio puro
En comparación con otros materiales, el titanio tiene un rendimiento muy superior en el almacenamiento de hidrógeno. Primero, el titanio tiene la ventaja de adsorber y desorber hidrógeno rápidamente. Además, la presión de equilibrio para la adsorción de hidrógeno de titanio a temperatura ambiente (25 grados) es 10-8 Pa, y la baja presión de equilibrio de adsorción reduce la pérdida de hidrógeno; en segundo lugar, en términos de seguridad, los compuestos de titanio e hidrógeno son muy estables, fáciles de manejar incluso cuando se exponen al aire a temperatura ambiente, y el hidrógeno no se liberará a menos que se aplique una temperatura alta; finalmente, el titanio es un metal de bajo costo y el titanio es abundante en recursos naturales. El contenido en la corteza terrestre es 5 veces el de hierro y 100 veces el de cobre. La principal desventaja del almacenamiento de hidrógeno de titanio es que la temperatura de desorción del hidruro de titanio es demasiado alta y la retención es grande. Para alcanzar la presión de hidrógeno de equilibrio de 100 kPa, debe calentarse a una temperatura cercana a los 800 grados.
2. Sistema TiFe
La aleación TiFe es un tipo de material de almacenamiento de hidrógeno con buen rendimiento, y también es una aleación típica de almacenamiento de hidrógeno tipo AB. En 1974, fue descubierto por Reilly y Wiswall en los Estados Unidos. Como material de almacenamiento de hidrógeno, la aleación TiFe se ha estudiado gradualmente. El personal le da gran importancia y ha investigado mucho.
Después de la activación, la aleación a base de TiFe tiene un mejor rendimiento de absorción y desorción de hidrógeno, y su capacidad de adsorción y desorción de hidrógeno es relativamente grande, y la capacidad máxima de absorción de hidrógeno es de hasta (fracción de masa), y su presión de hidrógeno de equilibrio de adsorción a temperatura ambiente. temperatura es de 300 kPa. Las aleaciones basadas en TiFe tienen muchas ventajas como materiales de almacenamiento de hidrógeno, pero también presentan algunos problemas: 1) la activación es difícil; 2) la capacidad de retención es grande.
3. Serie TiZr
Zr y Ti pertenecen al grupo IVB de elementos metálicos. Al igual que el Ti, el Zr también es un material metálico con alta densidad de absorción de hidrógeno. Los estudios han demostrado que una relación Ti/Zr adecuada puede mejorar las propiedades de la aleación; Además, al agregar el tercer componente metálico M (donde M es Co, Cr, V, Fe, etc.), también puede mejorar el rendimiento de almacenamiento de hidrógeno de TiZr. Benvenuti C et al. han demostrado que TiZrV tiene un buen rendimiento de absorción de hidrógeno y tiene una amplia gama de aplicaciones en los campos del hidrógeno y su almacenamiento y purificación de isótopos. prospecto.
