金属氢化物储氢装置研究
储氢材料的储氢原理与研究现状
储氢材料的储氢原理与研究现状氢能，即氢气中所含有的能量。
具有环境友好、资源丰富、热值高、燃烧性能好、潜在经济效益高等特点。
目前，能源危机和环境危机日益严重。
许多国家都在加紧部署、实施氢能战略，如美国对运输机械的“FreedomCAR”计划和针对规模制氢的“FutureGen”计划，日本的“NewSunshine”计划及“We-NET”系统，欧洲的“Framework”计划中关于氢能科技的投人也呈现指数上升趋势。
但是，氢能的使用至今未能商业化，主要的制约因素就是存储问题难以解决。
因此，氢能的利用和研究成为是当今科学研究的热点之一。
而寻找性能优越、安全性高、价格低廉、环保的储氢材料则成为氢能研究的关键。
目前，氢可以以高压气态液态、金属氢化物、有机氢化物和物理化学吸附等形式储存。
高压气态液态储氢发展的历史较早，是比较传统而成熟的方法，无需任何材料做载体，只需耐压或绝热的容器就行，但是储氢效率很低，加压到15MPa时质量储氢密度不超过3%。
而且存在很大的安全隐患，成本也很高。
金属氢化物储氢开始于1967年，Reilly等报道Mg2Cu能大量储存氢气，接着1970年菲利浦公司报道LaNi5在室温下能可逆吸储与释放氢气，到1984年Willims制出镍氢化物电池，掀起稀土基储氢材料的开发热潮。
金属氢化物储氢的原理是氢原子进入金属价键结构形成氢化物。
有稀土镧镍、钛铁合金、镁系合金、钒、铌、锆等多元素系合金。
具体有NaH-Al-Ti、Li3N-LiNH2、MgB2-LiH、MgH2-Cr2O3及Ni(Cu,Rh)-Cr-FeOx等物质，质量储氢密度为2%-5%。
金属氢化物储氢具有高体积储氢密度和高安全性等优点。
在较低的压力(1×106Pa)下具有较高的储氢能力,可达到100kg/m3以上。
最近，中科院大连化学物理研究所陈萍团队发现Mg(NH2)／2LiH储氢体系可在110℃条件下实现约5%(质量分数)氢的可逆充放。
金属氢化物储氢材料的制备及应用研究
金属氢化物储氢材料的制备及应用研究近年来，由于全球氢能产业的快速发展，研究金属氢化物储氢材料已成为科研人员的热门领域。
金属氢化物储氢材料因其高储氢量、快速充放氢速度、优异的循环稳定性等特性，成为氢能储备、运输和利用的重要材料。
一、金属氢化物储氢材料的制备方法1.1 物理化学法物理化学法是一种常用的金属氢化物储氢材料制备方法，包括共沉淀、溶剂热、熔盐电解、磁控溅射等技术。
其中，共沉淀法是最为传统和广泛采用的方法之一，通过调节pH值、温度、沉淀剂等影响因素来控制金属离子的还原和氢反应的控制。
在溶剂热法中，所需的金属或金属合金在溶剂中进行热反应，水热法、高温氢化反应等其它方法也可以构成溶剂热反应法。
熔盐电解法是通过将金属或金属合金放入电解介质中，进行电化学还原并生成氢化物。
1.2 生物法生物法是指利用天然微生物所产生的还原酶，将氢化物还原成金属，在储氢材料中，这种方法具有很好的针对性。
使用生物法合成的金属氢化物，通常都具备很强的还原能力，这一方法的主要优点是不需要耗费太多的能源和反应条件，因此会被氢能科学探索的越来越多。
二、金属氢化物储氢材料的应用2.1 储氢材料金属氢化物作为一种高效的储氢材料，已经在氢能源领域得到越来越广泛的应用，尤其是在氢燃料电池、燃料电池车和家庭储氢方面。
在单车、汽车和公交等物流运输模式逐步向熟练化、缩小化、城市化转变的大环境下，储氢制氢所具有的灵活性和多种用途性将更受关注。
2.2 其他应用领域金属氢化物储氢材料不仅有在氢能源领域的应用，其它领域也有潜在的应用。
如铁锂电池、动力电池、钠离子电池等二次电池储能材料等等，都被视为未来材料结构设计的热点领域之一。
三、发展金属氢化物储氢材料应注意的问题3.1 安全性问题由于其中的氢气具有极高的易燃性和爆炸性，在生产、运输和使用过程中，安全问题一直是制约金属氢化物储氢材料应用的重要因素，对于储氢化学或物理反应产生的暴燃问题，是开展金属氢化物制备和应用研究的重要议题。
金属氢化物贮氢技术
技术特点
日本NTT公司开发的贮氢技术采用了金属氢 化物作为贮氢介质。这种金属氢化物具有高 容量、高密度、低成本、安全可靠等特点， 是理想的贮氢介质。此外，该技术还采用了 先进的材料制备工艺和新型的氢化物催化剂 ，进一步提高了贮氢性能和稳定性。
案例一：日本NTT公司贮氢技术应用
应用领域
该技术可广泛应用于电力、交通、航空航天 等领域。例如，在电力领域，可以利用金属 氢化物贮氢技术建立大规模的分布式能源系 统，实现能源的储存和释放；在交通领域， 可以将金属氢化物贮氢技术应用于燃料电池 汽车、无人机等新型交通工具上，提高能源 利用效率和环保性能。
该技术已得到广泛应用，但仍存 在一些挑战，如提高能量密度、
降低成本、提高安全性等。
未来发展需要进一步研究和改进 金属氢化物贮氢技术的效率和性 能，以更好地满足能源储存和运
输的需求。
对未来发展的建议
01
02
03
04
加大研发投入，提高金属氢化 物贮氢技术的创新能力，探索
新的材料和制备方法。
加强国际合作，促进技术交流 和资源共享，共同推进金属氢
热电转换
金属氢化物的吸放热过程中会产生热电效应，可以将热能转换为电能。这种技术在高温环境下具有较高的能量转 换效率，对于高温环境下的电力生产具有重要意义。
航空航天领域
航空运输
金属氢化物可以用于航空运输领域，为飞机提供能源。与传统的航空燃料相比，金属氢化物具有更高 的能量密度和更低的污染物排放，能够提高飞机的续航里程和降低对环境的影响。
金属氢化物贮氢技术
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目录
• 金属氢化物贮氢技术简介 • 金属氢化物贮氢技术应用 • 金属氢化物贮氢技术的优势与挑战 • 金属氢化物贮氢技术的发展趋势与研究方
浅谈金属氢化物储氢及常用的金属储氢材料
浅谈金属氢化物储氢及常用的金属储氢材料摘要：为了应对能源危机，减少全球温室气体排放，人类不断在探索可持续和可再生替代能源载体，包括风能、核能、太阳能和氢能等。
氢因其具有含量丰富，容易再生，废气排放无污染、应用场景灵活等优点，被视为理想的可再生能源，很多学者预测未来将进入能源“氢经济”的时代。
氢气虽然具有绿色可再生能源的诸多优点，但是也存在不可忽视的缺点。
与化石燃料相比，氢的体积能量密度较低（低热值９．９ＭＪ／ｍ３，标准状态下气态氢的体积能量密度仅为汽油的０．０４％，即使在液态也只是汽油的３２％），导致氢气的存储需要大量的空间，这对于固定能源系统尚可接受，但是对于可移动的能源系统（例如绿色能源汽车、移动电源等）则是巨大的挑战。
因此，发展高体积能量密度的储氢技术成为当前的研究热点。
关键词：金属氢化物；储氢；金属储氢材料引言储氢技术作为氢气“制”和“用”环节之间的重要桥梁，其重要性不容忽视。
高压气态储氢技术、低温液态储氢技术，固态储氢技术及有机物液体储氢技术是目前主要的四种储氢技术，其中主流方式还是高压气态储氢。
从长远来看氢能要实现其对净零排放的重大贡献潜力，就必须进行大规模储存。
地下储氢技术由于其储氢规模大、综合成本低而受到了广泛关注。
以美国为代表的世界发达国家围绕地下储氢技术正进行技术攻关，并得到迅速发展。
目前，英国、德国、加拿大、波兰、土耳其、荷兰和丹麦等也都制定了盐穴储氢计划。
相比上述国家，我国地下储氢研究较为滞后，尚无地下储氢实践。
为此，本文主要根据国外地下储氢技术的研究和应用现状，分析氢气地下储存可能面临的技术问题，为国内发展盐穴储氢技术提供借鉴。
进一步结合中盐金坛盐穴综合利用的经验以及江苏地区的地域特点，探索盐穴储氢技术路线的可能性，为中国实现“双碳”目标提供思路。
1.金属氢化物储氢原理在一定温度和压力条件下，将储氢合金与氢气混合，储氢合金就可以吸收氢气，并且与氢气反应生成金属固溶体MHx和金属氢化物MHy。
储氢材料的原理解析与研究进展
氢是一种清洁的可再生能源。
储氢材料作为一种可逆的氢元素存储材料，在现代及未来的应用十分广泛。
对于储氢材料性质的研究，将会更好地推动我国相关研究领域的进步。
随着近年来我国经济的不断发展，能源消耗也在大幅度增加，化石能源储量减少，并产生一系列的环境问题，所以寻找一种安全可靠的绿色清洁能源是必然趋势，而氢元素一直是能源系列中的“宠儿”。
由于氢能是一种可循环利用的清洁能源，将在我国能源转换中扮演重要角色。
近年来，氢能产业从行业圈内逐渐走向大众视野，被认为是具有发展潜力的新型产业。
目前唯一存在的应用问题是氢能源的存储技术问题，为了解决这一问题，储氢材料正式问世，利用金属络合物储存氢能，其质量百分密度较高且具有一定的可逆性，实现了储氢材料的正式应用，而此类材料的具体应用也可以更好地推动相关领域的发展。
氢能的储存方式分析氢能是目前发现的能源体系中储量丰富且无公害的清洁能源，是理想化石燃料替代品，而且氢能在燃烧后的生成物只有水，对我国实现“碳达峰”“碳中和”等目标具有重要意义。
在氢能的应用体系中，氢能的存储制约了氢能走向实用化和规模化。
为了解决这一问题，诞生了储氢材料理念。
目前，有3种主要的储氢方式，分别为高压气态储氢、低温液态储氢和固态储氢。
1高压气态储氢高压气态储氢是目前应用广泛、相对成熟的储氢技术，即通过压力将氢气液化至气瓶中加以储存。
该技术的优点在于，其充装释放氢气速度快，技术成熟及成本低。
而其缺点在于：一是对储氢压力容器的耐高压要求较高，商用气瓶设计压力达到20 MPa，一般充压力至15 MPa；二是其体积储氢密度不高，其体积储氢密度一般在18～40 g/L；三是在氢气压缩过程中能耗较大，且存在氢气泄漏和容器爆破等安全隐患问题。
2低温液体储氢为了解决高压气体储氢体积储氢密度低的问题，人们提出了液态储氢的概念，低温液态储氢将氢气冷却至-253℃，液化储存于低温绝热液氢罐中，储氢密度可达70.6 kg/m3，体积密度为气态时的845倍。
基于金属材料的氢气储存技术研究
基于金属材料的氢气储存技术研究氢气作为一种能源，近年来备受关注。
但是，氢气的储存一直是难题，因为氢气具有如下的缺点：易泄漏、易燃爆、密度小、低温高压等。
为了克服这些缺点，过去提出了多种储存方式，如压缩、液化、固态和化学吸附等。
本文将从金属材料氢气储存技术的研究角度，探讨氢气储存的发展趋势。
一、金属材料在氢气储存方面的应用金属材料是目前氢气储存中应用最广泛的材料之一，金属材料常用作氢气的储存容器、催化剂、氢气传递材料等。
在金属材料中，常用的有铁、钛、镁、钯、铝、镍等。
目前，比较成功的一种金属储氢材料是氢化物。
氢化物是一种将氢与另一种元素形成离子化合物，它在储氢方面有独特的优势。
因为储氢过程中，氢化物可以实现氢气的物理吸附，从而大幅提高氢气的储存密度。
同时，氢化物的制备容易，可以通过简单的反应制备得到。
二、氢气储存技术的发展趋势1.金属材料化学吸附氢气储存技术金属材料化学吸附储氢技术是近年来较为前沿的氢气储存技术。
化学吸附储氢是一种通过催化剂介导氢分子与固体材料之间氢键的形成而实现的氢气储存方法。
早期的研究表明，基于金属材料的氢化物化学吸附储氢方案能够实现氢气储备密度较高的储氢方案。
然而，由于金属材料化学吸附氢气储存技术在实现可控氢气储存方面存在显示困难，其实际应用广泛度和可靠性还需要进一步提升。
2.金属氢化物储氢材料的制备优化金属氢化物储氢材料是目前氢气储存中应用最广泛的储氢材料之一，其在储氢密度、制备成本等方面具有优势。
然而，当前，金属氢化物储氢材料的產品稳定性、热稳定性、压力稳定性等性能仍然不理想，进一步的优化和完善仍需进行深入的探索和研究。
3.金属-有机框架材料在氢气储存中的应用金属-有机框架材料(MOFs)是一种由金属离子或簇通过有机构建单元配成的材料。
由于其稳定性和多孔性等特点，被广泛研究作为气体存储材料。
研究表明，相对于采用纯金属储氢材料，采用由金属-有机框架材料制成的储氢材料能够具有更高的储能密度和更好的热稳定性。
氢储能技术发展与研究现状
氢储能技术发展与研究现状氢能是能源转型升级的重要载体，是实现碳达峰碳中和的重要解决方案。
氢气储运是连接氢气生产端和需求端的关键桥梁，低成本高效的氢气储运技术是实现氢气大规模应用的必要保障。
01.氢气储存技术根据氢气的存储状态可将氢气储存方式分为常温高压气态储氢、低温液态储氢、有机液态储氢和固态储氢等。
目前，常温高压气态储氢是当前我国最成熟的储氢技术，占绝对主导地位。
低温液态储氢尚处起步阶段，是未来大规模用氢的良好解决方案。
有机液态储氢处于技术研发阶段，是未来有发展潜力的氢气低价储运技术之一。
固态储氢尚处示范阶段，具有实用化前景的是金属氢化物基储氢合金。
常温高压气态储氢是指将氢气压缩在储氢容器中，通过增压来提高氢气的容量，满足日常使用。
这是一种应用广泛、灌装和使用操作简单的储氢方式，具有成本低、能耗低、充放速度快的特点。
缺点是储氢密度低，安全性较差，只能适用于小规模、短距离的运输场景。
低温液态储氢属于物理储存，是一种深冷氢气存储技术。
氢气经过压缩后，深冷到21K（约-253°C）以下，使之变为液氢，然后储存在专用的低温绝热液氢罐中，密度可达70.78kg/cm3，是标准情况下氢气密度的850倍左右，体积比容量大，适用于大规模、远距离的氢能储运。
缺点是对储氢容器的绝热要求很高，液化和运输过程中能耗大。
有机液态储氢属于化学储存，利用有机液体（环己烷、甲基环己烷等）与氢气进行可逆加氢和脱氢反应，能够实现常温常压下氢气储运。
这种储氢方式的优势在于储氢密度比较高、安全性高。
缺点是需要配备相应的加氢脱氢装置，流程繁琐，效率较低，增加储氢成本，影响氢气纯度。
固态储氢是以金属氢化物、化学氢化物或纳米材料等作为储氢载体，通过化学吸附和物理吸附的方式实现储氢，具有储氢密度高、储氢压力低、安全性好、放氢纯度高等优势。
缺点是成本高，放氢需要较高温度下进行。
02.氢气输送技术根据储氢状态氢气输送分为气态输送、液态输送和固态输送，气态和液态为目前的主流方式。
金属氢化物贮氢技术研究与发展
金属氢化物贮氢技术研究与发展随着全球能源危机加剧，氢能作为一种绿色能源被越来越广泛地重视和研究，其中氢气作为能量源已经在一些领域得到了应用。
但是，氢气因为其轻便、极易泄漏和爆炸等特性，使得氢气的储存一直以来是一个难以克服的问题。
为了解决这个问题，金属氢化物储氢技术被广泛地研究和应用。
1. 金属氢化物储氢技术的基本概念金属氢化物作为氢气储存材料的一种，主要是利用金属原子与氢原子间的化学反应，将氢气吸附在金属氢化物的表面上，以此实现氢气的储存。
目前，金属氢化物储氢技术已经得到了广泛的研究和应用，并且已经取得了一定的进展及成果。
2. 金属氢化物的基本特性金属氢化物储氢材料通常是由金属和氢原子组成的。
金属在氢气的作用下可以进行氢化反应，将氢原子吸附在金属表面上形成金属氢化物。
金属氢化物的性质取决于其中金属与氢的比例。
当金属氢化物中氢的含量超过一定比例时，金属氢化物会发生相变，使得储氢量增加。
金属氢化物的主要特性包括以下几个方面：2.1. 储氢能力金属氢化物作为氢储存材料的一种，最主要的特点就是其具有较高的储氢能力，可以将氢气在一定的条件下吸附在材料内部，实现氢气的储存。
2.2. 吸附热金属氢化物的吸附热主要是指金属氢化物在吸附氢气时放出的热量。
金属氢化物吸附氢气的放热量越大，就可以越快地将氢气吸附到金属氢化物中。
2.3. 滞后现象金属氢化物的滞后现象是指金属氢化物在吸附氢气时，需要一定的时间才能达到最大的吸附量，并且在释放氢气时也有类似的滞后现象，需要一定的时间才能释放完所有的氢气。
2.4. 热稳定性金属氢化物在储氢过程中需要经受一定的温度、压力等条件的变化，因此其热稳定性是至关重要的。
一些研究发现，金属氢化物在应用于储氢中时，如果温度太高或者压力不够时，都会影响金属氢化物的稳定性，从而降低储氢效率。
3. 金属氢化物储氢技术的研究进展近年来，随着全球氢能研究的不断深入，金属氢化物储氢技术也得到了广泛的研究和应用。
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是提高装置内部氢气流动畅通．在装置的中心部位贯通放置以气体导滴管。采用有Ｒ王差分法 和二维热传导模型计算该装置充氧过程的热场分布情况。采用的圆柱啦标二维导热模型方程
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图６为该储氢装置经过３６０９敞垒克／全放氢（２０℃和３．０ＭＰａ氢压充氢，５０℃放氢）后 的循环容量保持率曲线。由图可见，３６００次循环后，储氯装置的储氢容量依然保持选到９４％ 以上。
±鱼塾立三垂兰童王些墨些！些壅∞墨！唑望垫垄堡堡堡耋生
目４
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图４为采用可ｖ０４ｌＦｅｅ ｏｇＭｎｌ ５快淬台金为工质的ＭＨ５００型储氧装茕殳物图。整个储氧 装置为空气换热型结构设计，设计储氢容量为５００ Ｌ。该储氢装置由３个储氢装置单体组装 而成，单体采用铝台金罐为储氢装置窖器。图５为该储氧装置在Ｉ ５℃和３ ＭＰａ氢压条件下 吸氢饱和后．在ｌ ５℃空气换热环境Ｆ放氢时的印时放氢流量、累计放氢容量、装置表面温 度的变化曲线。在最初的１２０ ｒａｉｎ内．储氢装置竹即时放氢流量基本维持为４｜Ｌ／ｒａｉｎ，累计 放氢最随时间增加线性增大＋罐体表面温度维持１２℃左右。１２０ ｒａｉｎ后．即时放氢流量逐渐 减小，累计放氧容量增长缓慢．罐体表面温度有所回升。在１５６ｒａｉｎ后该储钮装置放钮结束， 累计放氢容量达到５６２ ７５ Ｌ。
刘晓鹏，男，ｔ９７４年￡｝三．籍贯陕西。２００１年毕ｑｋ于大连理工大学获村科学博士学位，现为北京有色金属研 究总院高级下程师。主要研究方向为储氧材料‘ｉ技术，发表论文３０余篇。
Ｅｍａｉｌ：ｘｐｇｌｉｕ＠ｙａｈｏｏ．ｃｏｒｎ．ｃｎ．Ｔｅｌ：ＯｌＯ・８２２４１２４０：
Ｆａｘ ０１０－８２２４１２９４
本项｜ｊ为闰家８６３资助项Ｈ（合同弓２００６Ａ．Ａ０５２１４４）和９７３项ｌｊ资助（２０１０ＣＢ６３１３０５）
中国动力１二程学会．Ｔ业气体专业委员会２００９年技术论坛论文集
誊旨ｊ暑＿２＾ｌＩ譬考。
图６储氢装谨循环寿命曲线
Ｆｉｇ．６ Ｃｙｃｌｅ ｌｉｆｅ ｏｆｍｅｔａｌ ｈｙｄｒｉｄｅ ｃａｎｉｓｔｅｒ
３结论 对圆柱形金属氢化物储氢装置的二维导热模犁计算衷明，空气换热颦储氢装置内部的合 金反应床存在明显的温度梯度场，吸氧时储氧装置中心部位的温度最高，需要强化其芯部换 热条件。采用甩‘昏快淬工艺制备１１Ｖ０４ｌＦｅ００９Ｍｎｌ ５合金，可以提高合金的吸放氢循环性能， 以其为工质制备的储氧装置经过３６００次吸放氢循环后的容量保持率达到９４％以上。 参考文献 【１】Ｈａｒｔｌｃｙ Ｒ Ｍ．Ｈｙｄｒｏｇｅｎ Ｐｒｏｇｒｅｓｓ［Ｍ］．Ｂｉｌｌｉｎｇｓ
（３２ｌ：１９６９－１９８１．
『８１ Ｍｕｔｈｕｋｕｍａｒ Ｅ Ｓａｔｈｅｅｓｈ八Ｍａｄｈａｖａｋｒｉｓｈｎａ Ｕ ｅｔ ａ１．Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ ｏｆ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｈｅａｔ Ａｎｄ Ｍａｓｓ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｄｕｒｉｎｇ Ｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎ Ｏｆ Ｈｙｄｒｏｇｅｎ Ｉｎ Ｍｅｔａｌ Ｈｙｄｒｉｄｅ Ｂｅｄｓ ｌＪ］．Ｅｎｅｒｇｙ Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ ａｎｄ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ，
中国动力丁程学会Ｔ业气体专业委员会２００９年技术论坛论文集
金属氢化物储氢装置研究
刘晓鹏１‘ 蒋利军１ 陈立新２
（Ｉ．北京有色金属研究总院能源材料与技术研究所，北京１０００８８） （２．浙江大学材料科学与工程学系，浙江杭州３１００２７）
摘要：采用有限差分法和二维导热模型计算了网柱形金属氧化物储氯装置内部储氧过程的温度场分布， 结果表明空。Ｃ换热型储氢装置内部的合金反应床存在明显的温度梯度场，吸氢时储氢装黄中心部位的温度 最高，需要强化其芯部换热条件，以提高储氢装置的储放氢性能。对比研究了铸态以及ＪＵ带快淬上艺制备
却方式，距离外界越近的地方，热最可以较快导因此，在空气交换型储氡装置设讣对，应强化装置芯部的换热 条件，如加大合金床体对应部位的导热纤维最等。
Ｆｉｇ
２Ｄｌｎｉｂｍ…ｆｔ帅岬ｎＪｍｎｌ日ｏｆｍｅ咖ｈｙｄｒｉｄｅｋｄ
罔２鱼属氧化物睐体克氧过程温度场分布
ＴｉＶｏ。ｌＦｅｏｏｇＭｎｌ ５合金吸放氧循环寿命，表口』ｊ甩带快淬Ｔ艺町以疆著提商储氧合金的吸放氯循环住能。以甩
带快淬工艺制备的ＴｉＶ０４１ＦｅｏｏｇＭｎｌ ５合金为工质的储氢装置，经过３６００次吸放氧循环后的容量保持率达到 ９４％以上。 关键词，金属氢化物；储氢装置：储氢性能；传热传质性能
ｌ引言 氨以燃烧效率高、燃烧产物洁净等突出优点成为蕈要的二次能源。安全、高效的氧气 储存和输运技术是氢能规模化利用必须解决的关键问题。与高压气态和液态储氢方式相比， 以储氧合金为介质的金属氧化物储氯装置具有体积储氯密度高、储存氯压低、放氧纯度高、 安全性好和使用寿命长等优点。世界上第，。台金属氢化物储氢装置始于１９７６年，采用Ｔｉ．Ｆｅ 系储氧合金为工质，储氢容量为２５００ Ｌ【ｌ】。经过三十几年的发展，金属氧化物储氧装置已 经应用于许多领域，如氢气的安全贮运系统、燃氢车辆的氢燃料箱、电站氢气冷却装置、工 、Ｉｋ副产氧的分离回收装置，氰同位素分离装置、燃料电池的氧源系统等。随着质子交换膜燃 料电池（ＰＥＭＦＣ）技术日益成熟，带动了金属氢化物储氢装置的快速发展。１９９６年日本丰田 公司首次将金属氧化物储氧装置用于ＰＥＭＦＣ电动汽车的车载氧源。德国开始采用以金属氯 化物储氢装置为氢源的燃料电池系统作为其ＡｌＰ犁潜艇的常规动力【２】，Ｆ１前该类型潜艇已 经量产，具有更好的隐蔽性。闭内的固态储氯技术与装置研究始于上世纪七十年代末，研究 单位包括北京有色金属研究总院、浙汀大学、中科院上海微系统与信息技术研究所等，单体 储氢容量从１５ Ｌ至１００ Ｎｍ３多种规格，主要应用于氢气的储存、贮运、净化、压缩以及副 产氯的分离回收、小功率燃料电池氧源等方面。 目前，金属氢化物储氢装置的发展方向主要是进一步研究提高其储氢密度、传热传质 性能和循环使用寿命等。本文针对以盯Ｖ０４ｌＦｅｏｏｏＭｎｌ ５合金为工质制备的金属氢化物储氧装 置，分析计算了它的传热传质特性，并实验研究了它的储氢性能。 ２实验与结果 ２。ｌ传热传质性能 ｆ｛１于储氧合金储放氯过程具有显著热效应，吸氧时放热，而放氧时吸热，因此金属氧 化物储氢装置的结构设计应保证装置内有效的热交换和氢气流动的畅通性。储氢合金粉末的 热导率一般为０．２～２ ｗ／ｍ・Ｋ【３，４】，导热性几乎与玻璃相同。为了提高储氧合金粉末床体的 传热性能并强化装置内外的热交换，一般通过在装置内部安置‘。定结构的换热部件，同时在 储氯合金粉末中添加一定比例的导热材料。除储氧合金粉末的低导热率因素外， 储氧装置 的传热特性也受储氢装置尺寸、储氢合金粉末粒度、装置内填允率、冷却／加热流体的温度、 吸放氧压力和速率等凶素影响。为优化储氧装置的传热特性，可以采用一维或■维传热模型 计算模拟装置允放氢过程内部热场分布情况【５—８】。 图ｌ为圆柱型储氧装置（直径７０ｍｍ，高度７０ｒａｍ）和网格划分示意图。该装置中储 氢合金反应床体由４０＂＇８０日ＴｉＶ０４１ＦｅｏｏｇＭｎｌ ５储氢合金粉末和一定最金属纤维压制而成，床 体的导热系数为３．０ ｗ／ｍ・Ｋ，内部不含流体导热管，即储氰装置与外界只进行空气换热。为
２００９《５０）：６９－７５．
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Ｌｉｕ Ｘｉａｏｐｅｎｇ’ｄｕｔＳｎｉｘｉＬ ｙ Ｃｈｅｎ Ｊｉａｎｇ Ｌｉｊｕｎｌ （Ｉ．Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｅｎｅｒｇｙ
Ｅｎｅｒｇｙ Ｃｏｒｐ，１９７７
『２１ Ｎａｋａｍｕｒａ Ｙ’Ｎａｋａｍｕｒａ Ｈ．Ｆｕｊｉｔａｎｉ Ｓ ｅｔ ａ１．Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ Ａ Ｈｙｄｒｏｇｅｎ－Ａｂｓｏｒｂｉｎｇ Ａｌｌｏｙ Ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ ｆｏｒ Ａ Ｐｏｒｔａｂｌｅ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ『Ｊ１．Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆＡｌｌｏｙｓ ａｎｄ Ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ．１ ９９９ ｆ２３ １）：８９８－９０２ ｆ３１ Ｈａｈｎｅ Ｌ Ｋａｌｌｗｅｉｔ Ｊ．Ｔｈｅｒｍａｌ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ ｏｆ Ｍｅｔａｌ Ｈｙｄｆｉｄｅ Ｍａｔｃｒｉａｌｓ ｆｏｒ Ｓｔｏｒａｇｅ ｏｆＨｙｄｒｖｇｅｎ：Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ
ｄｏｉ：１０．１０１
６／ｉ．ｉｊｈｙｄｅｎｅ．２００８．（１６．０３３
【５】Ｄｅｍｉｒｃａｎ八Ｄｅｍｉｒａｌｐ Ｍ．Ｋａｐｌａｎ Ｙ ｅｔ ａ１．Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ Ａｎｄ Ｔｈｅｎｒｅｔｉｅａｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｈｙｄｒｏｇｅｎ Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ Ｉｎ Ｌａｎｉｓ－Ｈ２ Ｒｅａｃｔｏｒｓ［Ｊ］．／ｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＪｏｕｒｎａｌ ｏｆＨｙｄｒｏｇｅｎ ＥｎｅｒＫｖ．２００５ ｆ３０）：１４３７・１４４６． 『６１ Ｄｏｇａｎ八Ｋａｐｌａｎ Ｙ．Ｎｅｊａｔ ＶｅｚｉｒｏｇｌｕＴ．Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ ｏｆ Ｈｅａｔ Ａｎｄ Ｍａｓｓ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｉｎ Ａ Ｍｅｔａｌ Ｈｙｄｒｉｄｅ ＢｅｄｌＪ］．ＡｐｐｌｉｅｄＭａｔｈｅｍａｔｉｃｓａｎｄＣｏｍｐｕｔａｔｉｏｎ．２００４１１５０）：１６９－１８０． ［７１ Ｐｈａｔｅ Ａ Ｋ．Ｐｒａｋａｓｈ Ｍａｉｙａ￣Ｌ Ｓｒｉｎｉｖａｓａ ＭｕｒｔｈｙＳ．Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ Ｔｒａｎｓｉｅｎｔ Ｈｅａｔ Ａｎｄ Ｍａｓｓ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｄｕｒｉｎｇ Ｈｙｄｒｏｇｅｎ Ｓｏｒｐｔｉｏｎ Ｉｎ Ｃｙｌｉｎｄｒｉｃａｌ Ｍｅｔａｌ Ｈｙｄｒｉｄｅ Ｂｅｄｓ【Ｊ】．Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ矿Ｈｙｄｒｏｇｅｎ Ｅｎｅｒｇｙ。２００７