Progresso della ricerca sui materiali di stoccaggio dell'idrogeno a base di titanio
Basato sulla bassa pressione di equilibrio dell'adsorbimento di idrogeno del titanio puro e della serie TiZr, sulla forte capacità di fissazione dell'elio, sulle proprietà chimiche stabili e sull'elevata sicurezza dell'idruro formato, può essere utilizzato per lo stoccaggio a lungo termine dell'idrogeno. Il problema chiave da risolvere è ridurre la capacità di ritenzione; basato sull'elevata pressione di equilibrio dell'idrogeno di desorbimento del sistema TiFe e del sistema TiMn, può essere sviluppato e studiato per lo stoccaggio e il pompaggio dell'idrogeno nel processo di produzione. Il problema chiave da risolvere è realizzare il riciclaggio ripetuto dei materiali e ridurre i costi.
Per risolvere i problemi di cui sopra, l'attuale direzione della ricerca è principalmente la sostituzione degli elementi. Si spera che attraverso la ricerca di lega ternaria o addirittura multi-lega, l'assorbimento e il desorbimento dell'idrogeno e le proprietà complete delle leghe multicomponente diventino rivoluzionarie.
1. Titanio puro
Rispetto ad altri materiali, il titanio ha prestazioni molto superiori nello stoccaggio dell'idrogeno. In primo luogo, il titanio ha il vantaggio di assorbire e desorbire rapidamente l'idrogeno. Inoltre, la pressione di equilibrio per l'adsorbimento di idrogeno del titanio a temperatura ambiente (25 gradi) è 10-8 Pa, e la bassa pressione di equilibrio di adsorbimento riduce la perdita di idrogeno; in secondo luogo, in termini di sicurezza, i composti di titanio-idrogeno sono molto stabili, facili da maneggiare anche se esposti all'aria a temperatura ambiente e l'idrogeno non verrà rilasciato a meno che non venga applicata una temperatura elevata; infine, il titanio è un metallo a basso costo e il titanio abbonda di risorse naturali. Il contenuto nella crosta terrestre è 5 volte quello del ferro e 100 volte quello del rame. Il principale svantaggio dello stoccaggio dell'idrogeno di titanio è che la temperatura di desorbimento dell'idruro di titanio è troppo alta e la ritenzione è elevata. Per raggiungere la pressione di equilibrio dell'idrogeno di 100kPa, deve essere riscaldato a una temperatura vicina a 800 gradi.
2. Sistema TiFe
La lega TiFe è un tipo di materiale di stoccaggio dell'idrogeno con buone prestazioni ed è anche una tipica lega di stoccaggio dell'idrogeno di tipo AB. Nel 1974 fu scoperto da Reilly e Wiswall negli Stati Uniti. Come materiale di stoccaggio dell'idrogeno, la lega TiFe è stata gradualmente studiata. Lo staff gli attribuisce grande importanza e ha svolto molte ricerche.
Dopo l'attivazione, la lega a base di TiFe ha migliori prestazioni di assorbimento e desorbimento dell'idrogeno e la sua capacità di adsorbimento e desorbimento dell'idrogeno è relativamente grande e la capacità massima di assorbimento dell'idrogeno è fino a (frazione di massa) e la sua pressione dell'idrogeno di equilibrio di adsorbimento nella stanza la temperatura è di 300kPa. Le leghe a base di TiFe hanno molti vantaggi come materiali per lo stoccaggio dell'idrogeno, ma ci sono anche alcuni problemi: 1) l'attivazione è difficile; 2) la capacità di ritenzione è grande.
3. Serie TiZr
Zr e Ti appartengono agli elementi metallici del gruppo IVB. Simile al Ti, anche lo Zr è un materiale metallico con un'elevata densità di assorbimento dell'idrogeno. Studi hanno dimostrato che un adeguato rapporto Ti/Zr può migliorare le proprietà della lega; inoltre, aggiungendo il terzo metallo componente M (dove M è Co, Cr, V, Fe, ecc.), può anche migliorare le prestazioni di stoccaggio dell'idrogeno di TiZr. Benvenuti C et al. hanno dimostrato che TiZrV ha buone prestazioni di assorbimento dell'idrogeno e ha una vasta gamma di applicazioni nei campi dell'idrogeno e del suo stoccaggio e purificazione degli isotopi. prospettiva.
