理论教育 Zr基合金,优质储氢材料

Zr基合金,优质储氢材料

时间:2023-11-19 理论教育 版权反馈
【摘要】:图8-50是Zr-H体系相图。由Zr-H体系相图可知,温度在823K以下时,Zr可以吸氢直接转变为δ相的ZrH1.3-1.8。图8-50 Zr-H体系相图图8-51 Zr吸氢的PCT曲线在20世纪60年代,Pebler和Gulbransen发现了二元锆基Laves相合金ZrM2的吸氢行为,并对该体系进行了广泛的研究。这些储氢合金具有比LaNi5等稀土系储氢材料更大的储氢量,动力学性能较好,因而备受关注。目前较成熟的Zr基Laves相合金储氢材料有ZrV2、ZrCr2和ZrMn2三大系列合金,几种有代表性的Zr基储氢合金的性能见表8-17。

Zr基合金,优质储氢材料

图8-50是Zr-H体系相图。Zr可以吸氢形成ZrH2的氢化物,298K的生成焓DH为-166.1kJ/molH2。由Zr-H体系相图(见图8-50)可知,温度在823K以下时,Zr可以吸氢直接转变为δ相的ZrH1.3-1.8。δ相的氢化锆具有立方结构,晶格常数为a=0.47803nm。进一步吸氢可以形成ε相的ZrH1.8-2.0ε相的氢化锆具有四方结构,晶格常数为a=0.497565nm,c=0.445095nm。Zr吸氢过程中还可以形成具有四方结构的亚稳相γ-ZrH0.5,晶格常数为a=0.45957nm,c=0.49686nm。Zr的吸氢PCT曲线如图8-51所示。

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图8-50 Zr-H体系相图

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图8-51 Zr吸氢的PCT曲线

在20世纪60年代,Pebler和Gulbransen发现了二元锆基Laves相合金ZrM2(M=V、Cr、Mn、Fe、Co、Mo等)的吸氢行为,并对该体系进行了广泛的研究。研究发现,ZrV2、ZrCr2和ZrMn2能大量吸氢而形成ZrV2H5.3、ZrCr2H4.1和ZrMn2H3.9的氢化物。这些储氢合金具有比LaNi5等稀土系储氢材料更大的储氢量,动力学性能较好,因而备受关注。通过掺入V、Mn、Cr、Fe、Co、Cu、Ti、Ni、Nd和Hf等金属元素[245-247],调节元素的比例而开发出一系列性能优异的储氢材料应用储氢电极,具有较高的放电容量,综合性能较好,具有良好的应用前景。目前较成熟的Zr基Laves相合金储氢材料有ZrV2、ZrCr2和ZrMn2三大系列合金,几种有代表性的Zr基储氢合金的性能见表8-17。(www.daowen.com)

表8-17 几种有代表性的Zr基储氢合金的性能

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(续)

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