Titanyum bazlı hidrojen depolama malzemelerinin araştırma ilerlemesi
Saf titanyum ve TiZr serisinin hidrojen adsorpsiyonunun düşük denge basıncına, güçlü helyum sabitleme kabiliyetine, kararlı kimyasal özelliklere ve oluşan hidritin yüksek güvenliğine dayanarak, hidrojenin uzun süreli depolanması için kullanılabilir. Çözülmesi gereken temel sorun, Tutma kapasitesini azaltmaktır; TiFe sistemi ve TiMn sisteminin desorpsiyon hidrojeninin yüksek denge basıncına dayanarak, üretim sürecinde hidrojen depolama ve pompalama için geliştirilebilir ve araştırılabilir. Çözülmesi gereken temel sorun, malzemelerin tekrarlanan geri dönüşümünü gerçekleştirmek ve maliyetleri azaltmaktır.
Yukarıdaki sorunları çözmek için, mevcut araştırma yönü temel olarak eleman ikamesidir. Üçlü ve hatta çoklu alaşımlama araştırmaları yoluyla, çok bileşenli alaşımların hidrojen absorpsiyonu ve desorpsiyonu ve kapsamlı özelliklerinin çığır açacağı umulmaktadır.
1. Saf titanyum
Diğer malzemelerle karşılaştırıldığında, titanyum hidrojen depolamada çok üstün performansa sahiptir. İlk olarak, titanyum, hidrojeni hızla adsorbe etme ve desorbe etme avantajına sahiptir. Ek olarak, oda sıcaklığında (25 derece) titanyumun hidrojen adsorpsiyonu için denge basıncı 10-8 Pa'dır ve düşük adsorpsiyon denge basıncı, hidrojen kaybını azaltır; ikinci olarak, güvenlik açısından, titanyum-hidrojen bileşikleri çok kararlıdır, oda sıcaklığında havaya maruz kaldıklarında bile kullanımı kolaydır ve yüksek sıcaklık uygulanmadıkça hidrojen açığa çıkmaz; son olarak, titanyum düşük maliyetli bir metaldir ve titanyum doğal kaynaklarda bol miktarda bulunur. Yerkabuğundaki içerik, demirin 5 katı ve bakırın 100 katıdır. Titanyum hidrojen depolamanın ana dezavantajı, titanyum hidritin desorpsiyon sıcaklığının çok yüksek olması ve tutmanın büyük olmasıdır. 100kPa'lık denge hidrojen basıncına ulaşmak için 800 dereceye yakın bir sıcaklığa kadar ısıtılması gerekir.
2. TiFe sistemi
TiFe alaşımı, iyi performansa sahip bir tür hidrojen depolama malzemesidir ve aynı zamanda tipik bir AB tipi hidrojen depolama alaşımıdır. 1974 yılında Amerika Birleşik Devletleri'nde Reilly ve Wiswall tarafından keşfedilmiştir. Bir hidrojen depolama malzemesi olarak, TiFe alaşımı kademeli olarak incelenmiştir. Personel buna büyük önem veriyor ve çok araştırma yaptı.
Aktivasyondan sonra, TiFe bazlı alaşım daha iyi hidrojen emme ve desorpsiyon performansına sahiptir ve hidrojen için adsorpsiyon ve desorpsiyon kapasitesi nispeten büyüktür ve maksimum hidrojen emme kapasitesi (kütle fraksiyonu) ve odadaki adsorpsiyon denge hidrojen basıncına kadardır. sıcaklık 300kPa'dır. TiFe bazlı alaşımlar, hidrojen depolama malzemeleri olarak birçok avantaja sahiptir, ancak bazı problemler de vardır: 1) aktivasyon zordur; 2) tutma kapasitesi büyüktür.
3. TiZr serisi
Zr ve Ti, IVB grubu metal elementlerine aittir. Ti'ye benzer şekilde Zr de hidrojen emme yoğunluğu yüksek bir metal malzemedir. Çalışmalar, uygun bir Ti/Zr oranının alaşımın özelliklerini iyileştirebileceğini göstermiştir; ek olarak, üçüncü bileşen metali M'nin (M'nin Co, Cr, V, Fe, vb.) eklenmesi, TiZr'nin hidrojen depolama performansını da iyileştirebilir. Benvenuti C ve ark. TiZrV'nin iyi bir hidrojen absorpsiyon performansına sahip olduğunu ve hidrojen ve izotop depolama ve saflaştırma alanlarında geniş bir uygulama yelpazesine sahip olduğunu göstermiştir. olasılık.
