Ti-Mn系合金储氢材料主要由具有Laves相结构的Ti-Mn合金发展而来,相比其他储氢材料,其储氢量较高(近2wt%),具有良好的室温吸放氢性能,且易于活化、抗中毒性能较好,价格低廉,是一种优异的储氢材料,已经在氢气的存储和净化领域得到了许多应用。Ti与Mn形成合金时,在较大的化学计量比范围内均为单一的Laves相结构。当Ti的摩尔含量大于36%时,Ti-Mn系合金才能吸氢[218],且在Ti的摩尔含量为36%~40%范围内,随着Ti含量的增加吸氢量逐渐增加,而当Ti的摩尔含量超过40%时,随着Ti含量的增加吸氢量逐渐减小[218,219]。因此Ti的摩尔含量在40%即TiMn1.5的储氢性能最佳,室温下即可活化,与氢反应生成TiMn1.5H2.4,生成焓为28.5kJ/molH2。该合金的理论储氢量为1.8wt%,293K时分解压力为0.5~0.8MPa。通过添加适当的金属元素取代部分Ti或Mn,可以调控Ti-Mn系合金储氢材料的储氢性能。将合金中部分Ti替换为Zr,合金吸放氢的生成焓和生成熵均增大,吸放氢滞后减小,这是因为合金中间隙环境改变所引起的。随Zr含量的增加,晶格常数值增大,间隙位置体积增大,形成的氢化物越稳定,从而导致合金的吸放氢的平衡压力下降[220,221]。将合金中部分Mn替换为Fe、Co、Ni、Cu、Cr、V等其他过渡金属元素,可以使PCT曲线的平台变平,且随着取代元素量的增加,平台压力有所增加,滞后现象减小,从而改善Ti-Mn系合金的储氢性质[222-224]。几种Ti-Mn基储氢合金的性能见表8-14。
表8-14 几种Ti-Mn基储氢合金的性能(www.daowen.com)
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