Πρόοδος έρευνας για υλικά αποθήκευσης υδρογόνου με βάση το τιτάνιο
Με βάση τη χαμηλή πίεση ισορροπίας της προσρόφησης υδρογόνου της σειράς καθαρού τιτανίου και TiZr, την ισχυρή ικανότητα στερέωσης ηλίου, τις σταθερές χημικές ιδιότητες και την υψηλή ασφάλεια του σχηματισμένου υδριδίου, μπορεί να χρησιμοποιηθεί για μακροχρόνια αποθήκευση υδρογόνου. Το βασικό πρόβλημα που πρέπει να λυθεί είναι η μείωση της ικανότητας διατήρησης. με βάση την υψηλή πίεση ισορροπίας του υδρογόνου εκρόφησης του συστήματος TiFe και του συστήματος TiMn, μπορεί να αναπτυχθεί και να ερευνηθεί για αποθήκευση και άντληση υδρογόνου στη διαδικασία παραγωγής. Το βασικό πρόβλημα που πρέπει να λυθεί είναι η πραγματοποίηση της επαναλαμβανόμενης ανακύκλωσης υλικών και η μείωση του κόστους.
Για την επίλυση των παραπάνω προβλημάτων, η τρέχουσα ερευνητική κατεύθυνση είναι κυρίως η υποκατάσταση στοιχείων. Ελπίζεται ότι μέσω της έρευνας τριμερούς ή ακόμη και πολυκράματος, η απορρόφηση και εκρόφηση υδρογόνου και οι περιεκτικές ιδιότητες των κραμάτων πολλαπλών συστατικών θα είναι σημαντική.
1. Καθαρό τιτάνιο
Σε σύγκριση με άλλα υλικά, το τιτάνιο έχει πολύ ανώτερη απόδοση στην αποθήκευση υδρογόνου. Πρώτον, το τιτάνιο έχει το πλεονέκτημα της γρήγορης προσρόφησης και εκροής υδρογόνου. Επιπλέον, η πίεση ισορροπίας για την προσρόφηση υδρογόνου του τιτανίου σε θερμοκρασία δωματίου (25 βαθμοί ) είναι 10-8 Pa, και η χαμηλή πίεση ισορροπίας προσρόφησης μειώνει την απώλεια υδρογόνου. Δεύτερον, όσον αφορά την ασφάλεια, οι ενώσεις τιτανίου-υδρογόνου είναι πολύ σταθερές, εύκολες στο χειρισμό ακόμη και όταν εκτίθενται στον αέρα σε θερμοκρασία δωματίου και το υδρογόνο δεν θα απελευθερωθεί εάν δεν εφαρμοστεί υψηλή θερμοκρασία. Τέλος, το τιτάνιο είναι ένα μέταλλο χαμηλού κόστους και το τιτάνιο είναι άφθονο στους φυσικούς πόρους. Η περιεκτικότητα στον φλοιό της γης είναι 5 φορές μεγαλύτερη σε σίδηρο και 100 φορές σε χαλκό. Το κύριο μειονέκτημα της αποθήκευσης υδρογόνου τιτανίου είναι ότι η θερμοκρασία εκρόφησης του υδριδίου του τιτανίου είναι πολύ υψηλή και η κατακράτηση είναι μεγάλη. Για να επιτευχθεί η πίεση υδρογόνου ισορροπίας των 100 kPa, πρέπει να θερμανθεί σε θερμοκρασία κοντά στους 800 βαθμούς.
2. Σύστημα TiFe
Το κράμα TiFe είναι ένα είδος υλικού αποθήκευσης υδρογόνου με καλή απόδοση και είναι επίσης ένα τυπικό κράμα αποθήκευσης υδρογόνου τύπου ΑΒ. Το 1974, ανακαλύφθηκε από τους Reilly και Wiswall στις Ηνωμένες Πολιτείες. Ως υλικό αποθήκευσης υδρογόνου, το κράμα TiFe έχει μελετηθεί σταδιακά. Το προσωπικό δίνει μεγάλη σημασία σε αυτό και έχει κάνει πολλή έρευνα.
Μετά την ενεργοποίηση, το κράμα με βάση το TiFe έχει καλύτερη απόδοση απορρόφησης και εκρόφησης υδρογόνου και η ικανότητα προσρόφησης και εκρόφησης για το υδρογόνο είναι σχετικά μεγάλη και η μέγιστη ικανότητα απορρόφησης υδρογόνου είναι μέχρι (κλάσμα μάζας) και η πίεση υδρογόνου ισορροπίας προσρόφησης στο δωμάτιο η θερμοκρασία είναι 300kPa. Τα κράματα με βάση το TiFe έχουν πολλά πλεονεκτήματα ως υλικά αποθήκευσης υδρογόνου, αλλά υπάρχουν επίσης ορισμένα προβλήματα: 1) η ενεργοποίηση είναι δύσκολη. 2) η ικανότητα συγκράτησης είναι μεγάλη.
3. Σειρά TiZr
Τα Zr και Ti ανήκουν στα μεταλλικά στοιχεία της ομάδας IVB. Παρόμοια με το Ti, το Zr είναι επίσης ένα μεταλλικό υλικό με υψηλή πυκνότητα απορρόφησης υδρογόνου. Μελέτες έχουν δείξει ότι μια κατάλληλη αναλογία Ti/Zr μπορεί να βελτιώσει τις ιδιότητες του κράματος. Επιπλέον, προσθέτοντας το τρίτο συστατικό μέταλλο M (όπου M είναι Co, Cr, V, Fe κ.λπ.), μπορεί επίσης να βελτιώσει την απόδοση αποθήκευσης υδρογόνου του TiZr. Benvenuti C et al. έχουν δείξει ότι το TiZrV έχει καλή απόδοση απορρόφησης υδρογόνου και έχει ένα ευρύ φάσμα εφαρμογών στους τομείς του υδρογόνου και της αποθήκευσης και καθαρισμού των ισοτόπων του. προοπτική.
