一、固態儲氫合金
儲氫合金指在溫和條件下由幾種不同金屬元素組成的能夠可逆吸收和釋放氫氣的金屬間化合物。對于不同的合金,它在一定溫度和壓力的條件下能夠與氫氣反應達到儲氫的目的,當提高溫度或降低壓力,氫氣又會從合金中釋放出來。這些可逆“吸放”氫氣的合金材料,稱為固態儲氫合金材料,是固體儲氫技術的關鍵所在。
利用儲氫合金材料與氫氣反應生成氫化物的固態儲氫技術,極大提高了氫氣的體積密度,在標準大氣壓條件下單位體積儲氫密度可以達到氣態氫的1千多倍;在固態儲氫狀態下,氫以原子狀態儲存,極大降低了壓力,降低了氫氣逸散的風險。同時,由于氫氣在釋放過程中需要吸收一定熱量,使氫釋放速度可控,從而固態儲氫變得更加安全。
二、幾種固態儲氫合金產品
1. 鈦錳系AB2型系列儲氫合金
鈦錳系AB2儲氫合金為C14 Laves相結構,空間群為P63/mmc。這類合金是在TiMn2的基礎上,對Ti、Mn元素進行部分替代以及調整A、B側元素比例得到的性能優異的AB2型儲氫合金。合金主要包括Ti、Zr、Mn、Cr、V、Fe等元素,這種合金具有儲氫容量高、價格較低、放氫平臺壓高等優點。在25℃下,這類合金最大儲氫容量可達1.80 wt%以上,放氫平臺壓為0.20-5.00MPa,經過3000次吸放氫循環后容量仍能保持在90%以上。這類合金主要適合于兩輪車、三輪物流車和巡邏車等燃料電池供氫系統等應用場景。
2. 鈦鐵系AB型系列儲氫合金
TiFe是一種典型的AB型儲氫合金,它具有立方CsCl結構,空間群為Pm-3m。這種合金在吸氫過程中會極易生成兩種氫化物,相應地會出現兩個吸氫平臺。本系列儲氫合金是在TiFe組成基礎上對A、B側元素進行部分替代以及調整A、B側元素比例得到性能優異的AB型儲氫合金。AB系列合金主要包括Ti、Zr、Mn、Cr、V、Fe、Ni等元素,這種合金具有儲氫容量高、價格低、吸氫平臺壓低,放氫平臺壓適中等優點。其在25℃下最大儲氫容量可達1.70 wt%以上,放氫平臺壓為0.05-3.00MPa,經過3000次吸放氫循環后容量仍能保持在80%以上。AB系列合金主要適合大規模儲氫和儲能等固態儲氫應用場景。
3. 稀土系AB5型系列儲氫合金
LaNi5是典型的AB5型稀土系儲氫合金,它具有CaCu5型六方結構,空間群為P6/mmm。本系列合金是在LaNi5的基礎上,對A、B側進行不同元素取代以及調整不同元素比例最終得到的性能優異的稀土系AB5型儲氫合金。合金主要包括RE、Ni、Co、Mn、Al、Fe等元素,這種合金具有易活化、吸放氫平臺寬、循環壽命長等優點。其在25℃下最大儲氫容量可達1.45 wt%以上,放氫平臺壓為0.01-2.00MPa,經過3000次吸放氫循環后容量仍能保持在90%以上。HS系列合金主要適合于叉車、特種車輛、燃料電池供氫系統等固態儲氫應用場景。
中科軒達作為“先進新型儲氫材料研發中心和產品供應商,以及固態儲氫技術解決方案提供商”,現階段已經擁有200噸/年工業化化生產規模,目前,正在建設3000噸/年生產規模的生產線,2024年底前將實現正式投產。在多年的專業化產業實踐中,通過在不同氫能應用領域的示范和應用,獲得了用戶的廣泛認可,在構建和打造氫能“制、充、儲、運、加、用”低壓一體化產業鏈中發揮了關鍵作用。
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