理论教育 氢与氢能:V-Ti-Fe合金体系的研究成果

氢与氢能:V-Ti-Fe合金体系的研究成果

时间:2023-11-19 理论教育 版权反馈
【摘要】:V基合金中,V-Ti-Fe合金是最有希望得到应用的合金。由于金属V的价格较贵,因此降低V的含量对V-Ti-Fe合金体系具有重要的实际意义。在V-Ti-Fe基合金中添加其他元素,可以调节该体系的储氢性能和其他作用。目前V-Ti-Fe合金体系主要应用于循环吸放氢方面,如果利用廉价的钒铁作为原料,该体系将具有很好的应用前景。

氢与氢能:V-Ti-Fe合金体系的研究成果

V基合金中,V-Ti-Fe合金是最有希望得到应用的合金。因为其体系的可逆储氢量较大,而且通过调节合金的比例,可以调节氢气反应的平衡压力。例如(V0.9Ti0.11-xFex合金,x=0~0.07范围内,氢化物的容量基本不发生改变,而氢化物的氢气平衡压却可以改变数倍[238]。另外,对V-Ti-Fe合金的制备可以采用比较便宜的钒铁作为钒源,虽然利用FeV80作为V源制备的V-Ti-Fe合金,由于原料中含有的Al、Si等杂质会显著降低其有效储氢量,影响其储氢性能,但通过调节合金成分比例,还是可以成功地将钒铁应用于V-Ti-Fe合金的生产制备中。对于高V合金,(V0.9Ti0.10.95Fe0.05的储氢量可达3.7wt%,298K温度下的放氢平衡压为0.05MPa,反应焓为ΔΗ≈-43.2kJ/mol H2。由于金属V的价格较贵,因此降低V的含量对V-Ti-Fe合金体系具有重要的实际意义。对V的摩尔含量在42%~67%的V-Ti-Fe合金研究表明[239],合金的P-C-T曲线出现了两个平台,V0.435Ti0.49Fe0.075合金具有最大的吸氢量,最大吸放氢量可达3.9wt%,其可逆吸放氢量可达2.4wt%。其中Fe元素若用Co、Ni、Cr、Pd等代替,储氢量均显著降低。对于V含量较低的合金,如V0.20Ti0.78Fe0.02合金,需要在470K以上才能放氢。对(V0.53Ti0.470.925Fe0.075合金循环性的研究表明[240],该体系在0.1MPa氢气压力下,室温到873K之间循环400次后,容量衰减40wt%。合金的P-C-T曲线出现两个平台,在合金吸放氢循环过程中出现的由体心立方(bcc)结构向体心四方(bct)结构的转变,是导致合金的低平台区减少的原因,而非晶相的出现是高平台区宽度减小的原因。在V-Ti-Fe基合金中添加其他元素,可以调节该体系的储氢性能和其他作用。该体系虽然仍具有一些问题,但由于其储氢量较大,吸放氢条件较温和,具有十分吸引人的研究开发潜力,对于成分、结构的调节改善其综合储氢性能仍是V-Ti-Fe合金体系所面临的挑战。目前V-Ti-Fe合金体系主要应用于循环吸放氢方面,如果利用廉价的钒铁作为原料,该体系将具有很好的应用前景。(www.daowen.com)

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