第3章 材料的吸放氢性能为了使材料能够广泛适用于储氢,需要考虑诸多因素。这些材料重要的物理和化学性质包括与安全性相关的自燃性和毒性,以及那些影响操作和储氢系统设计的因素,例如活化状态的材料热导率。此外,其他实用方面需要考虑的因素包括材料的成本、原料成分及其在自然界中的储量㊀。而最重要的是那些与储氢相关的技术,本章将重点介绍和讨论。首先,我们介绍实际的储氢性能,包括储氢容量和长期循环稳定性。随后,讨论平衡条件下的热力学性质,这将影响有效储氢操作的温度和压力。然后介绍吸放氢过程动力学。最后,在描述一些吸附和吸收材料平衡和动态条件下实验数据拟合模型的基础上,我们对这一章内容进行总结。3．1 实际储存性能本节介绍的实际储氢性能包括可逆储氢容量,包括吸附材料的额外和绝对吸附量;长期循环稳定性;对氢燃料供给中气体杂质的抵抗力以及实现材料可逆氢储存活化的难易。3．1．1 可逆储氢容量材料的可逆储氢容量是指其在操作压力上下限之间能够吸收和脱附的氢量。这一数据比材料的储氢总量或最大储氢量在技术上是更重要的。两者在数值上的差异取决于不同条件下材料的吸氢行为。其中,最重要的是等温吸附线的形状,它决定了主要可逆吸放氢发生的压力范围。然而,吸放氢速率也有一定影响,因为一些储存的氢可能由于动力学限制而不能在实际的时间范围内释放出来,这也阻碍了氢化过程样品的完全氢化㊁。考虑到等温吸附线的形状,我们考虑两个简单的例子:一个是在等温线上只有一个平台的间隙式氢化物;第二个是具有Ⅰ型吸附等温行为的微孔材料。首先,我们考虑的是间隙式氢化物。间隙式氢化物的可逆储氢容量是由压力-成分等温曲线 (PCI)的平台宽度决定的,这是用于储氢目的的等温吸附线的主要部分。如果在每个单相区只有少量的吸氢,材料的可逆储氢容量接近其最大储氢㊀ 自然界的丰度对于材料在汽车工业中的大量应用是很重要的[1],但对少量应用,则没有那么重要。㊁ 可以代表此例子的极端材料是动力学稳定氢化物[2]。第 3章 材料的吸放氢性能 49 量㊀。图3．1所示为AB5金属间氢化物的吸放氢PCI曲线。该PCI曲线是LaNi5Hx在60℃(333K)时测得的,其可逆储氢容量数值是基于2MPa和0．3MPa的吸放氢压力获得的。图3．1 LaNi5Hx在60℃(333K)时的吸放氢PCI曲线。以氢对金属原子比率表示可逆储氢容量,其数值是在吸氢压力2MPa、放氢压力0．3MPa的条件下获得的,垂直的点线对应于2MPa下吸氢等温线以及0．3MPa下放氢等温线的氢含量(数据来自于参考...
