Avancement de la recherche sur les matériaux de stockage d'hydrogène à base de titane

Basé sur la faible pression d'équilibre d'adsorption d'hydrogène du titane pur et des séries TiZr, une forte capacité de fixation de l'hélium, des propriétés chimiques stables et une sécurité élevée de l'hydrure formé, il peut être utilisé pour le stockage à long terme de l'hydrogène. Le problème clé à résoudre est de réduire la capacité de rétention ; basé sur la pression d'équilibre élevée de l'hydrogène de désorption du système TiFe et du système TiMn, il peut être développé et étudié pour le stockage et le pompage d'hydrogène dans le processus de production. Le problème clé à résoudre est de réaliser le recyclage répété des matériaux et de réduire les coûts.

Afin de résoudre les problèmes ci-dessus, la direction actuelle de la recherche est principalement la substitution d'éléments. On espère que grâce à la recherche sur le ternaire ou même le multi-alliage, l'absorption et la désorption de l'hydrogène et les propriétés complètes des alliages multi-composants seront révolutionnaires.

1. Titane pur

Comparé à d'autres matériaux, le titane a des performances très supérieures pour le stockage de l'hydrogène. Premièrement, le titane a l'avantage d'adsorber et de désorber rapidement l'hydrogène. De plus, la pression d'équilibre pour l'adsorption d'hydrogène du titane à température ambiante (25 degrés) est 10-8 Pa, et la faible pression d'équilibre d'adsorption réduit la perte d'hydrogène ; deuxièmement, en termes de sécurité, les composés titane-hydrogène sont très stables, faciles à manipuler même lorsqu'ils sont exposés à l'air à température ambiante, et l'hydrogène ne sera pas libéré à moins qu'une température élevée ne soit appliquée ; enfin, le titane est un métal peu coûteux et le titane est une ressource naturelle abondante. La teneur de la croûte terrestre est 5 fois celle du fer et 100 fois celle du cuivre. Le principal inconvénient du stockage d'hydrogène au titane est que la température de désorption de l'hydrure de titane est trop élevée et que la rétention est importante. Afin d'atteindre la pression d'hydrogène d'équilibre de 100kPa, il doit être chauffé à une température proche de 800 degrés.

2. Système TiFe

L'alliage TiFe est une sorte de matériau de stockage d'hydrogène avec de bonnes performances, et c'est également un alliage de stockage d'hydrogène de type AB typique. En 1974, il a été découvert par Reilly et Wiswall aux États-Unis. En tant que matériau de stockage d'hydrogène, l'alliage TiFe a été progressivement étudié. Le personnel y attache une grande importance et a fait beaucoup de recherches.

Après activation, l'alliage à base de TiFe a de meilleures performances d'absorption et de désorption d'hydrogène, et sa capacité d'adsorption et de désorption pour l'hydrogène est relativement grande, et la capacité maximale d'absorption d'hydrogène est jusqu'à (fraction massique), et sa pression d'hydrogène d'équilibre d'adsorption à la pièce la température est de 300kPa. Les alliages à base de TiFe présentent de nombreux avantages en tant que matériaux de stockage d'hydrogène, mais il existe également certains problèmes : 1) l'activation est difficile ; 2) la capacité de rétention est grande.

3. Série TiZr

Zr et Ti appartiennent aux éléments métalliques du groupe IVB. Semblable à Ti, Zr est également un matériau métallique à haute densité d'absorption d'hydrogène. Des études ont montré qu'un rapport Ti/Zr adapté peut améliorer les propriétés de l'alliage ; de plus, l'ajout du troisième composant métallique M (où M est Co, Cr, V, Fe, etc.), cela peut également améliorer les performances de stockage d'hydrogène de TiZr. Benvenuti C et al. ont montré que TiZrV a de bonnes performances d'absorption d'hydrogène et a une large gamme d'applications dans les domaines de l'hydrogène et de son stockage et purification d'isotopes. perspective.