一、固态储氢合金
储氢合金指在温和条件下由几种不同金属元素组成的能够可逆吸收和释放氢气的金属间化合物。对于不同的合金,它在一定温度和压力的条件下能够与氢气反应达到储氢的目的,当提高温度或降低压力,氢气又会从合金中释放出来。这些可逆“吸放”氢气的合金材料,称为固态储氢合金材料,是固体储氢技术的关键所在。
利用储氢合金材料与氢气反应生成氢化物的固态储氢技术,极大提高了氢气的体积密度,在标准大气压条件下单位体积储氢密度可以达到气态氢的1千多倍;在固态储氢状态下,氢以原子状态储存,极大降低了压力,降低了氢气逸散的风险。同时,由于氢气在释放过程中需要吸收一定热量,使氢释放速度可控,从而固态储氢变得更加安全。
二、几种固态储氢合金产品
1. 钛锰系AB2型系列储氢合金
钛锰系AB2储氢合金为C14 Laves相结构,空间群为P63/mmc。这类合金是在TiMn2的基础上,对Ti、Mn元素进行部分替代以及调整A、B侧元素比例得到的性能优异的AB2型储氢合金。合金主要包括Ti、Zr、Mn、Cr、V、Fe等元素,这种合金具有储氢容量高、价格较低、放氢平台压高等优点。在25℃下,这类合金最大储氢容量可达1.80 wt%以上,放氢平台压为0.20-5.00MPa,经过3000次吸放氢循环后容量仍能保持在90%以上。这类合金主要适合于两轮车、三轮物流车和巡逻车等燃料电池供氢系统等应用场景。
2. 钛铁系AB型系列储氢合金
TiFe是一种典型的AB型储氢合金,它具有立方CsCl结构,空间群为Pm-3m。这种合金在吸氢过程中会极易生成两种氢化物,相应地会出现两个吸氢平台。本系列储氢合金是在TiFe组成基础上对A、B侧元素进行部分替代以及调整A、B侧元素比例得到性能优异的AB型储氢合金。AB系列合金主要包括Ti、Zr、Mn、Cr、V、Fe、Ni等元素,这种合金具有储氢容量高、价格低、吸氢平台压低,放氢平台压适中等优点。其在25℃下最大储氢容量可达1.70 wt%以上,放氢平台压为0.05-3.00MPa,经过3000次吸放氢循环后容量仍能保持在80%以上。AB系列合金主要适合大规模储氢和储能等固态储氢应用场景。
3. 稀土系AB5型系列储氢合金
LaNi5是典型的AB5型稀土系储氢合金,它具有CaCu5型六方结构,空间群为P6/mmm。本系列合金是在LaNi5的基础上,对A、B侧进行不同元素取代以及调整不同元素比例最终得到的性能优异的稀土系AB5型储氢合金。合金主要包括RE、Ni、Co、Mn、Al、Fe等元素,这种合金具有易活化、吸放氢平台宽、循环寿命长等优点。其在25℃下最大储氢容量可达1.45 wt%以上,放氢平台压为0.01-2.00MPa,经过3000次吸放氢循环后容量仍能保持在90%以上。HS系列合金主要适合于叉车、特种车辆、燃料电池供氢系统等固态储氢应用场景。
中科轩达作为“先进新型储氢材料研发中心和产品供应商,以及固态储氢技术解决方案提供商”,现阶段已经拥有200吨/年工业化化生产规模,目前,正在建设3000吨/年生产规模的生产线,2024年底前将实现正式投产。在多年的专业化产业实践中,通过在不同氢能应用领域的示范和应用,获得了用户的广泛认可,在构建和打造氢能“制、充、储、运、加、用”低压一体化产业链中发挥了关键作用。
原文始发于微信公众号(中科轩达):中科轩达固态新型储氢材料产品介绍