钛铁系储氢合金
【附解析】广东省深圳市普通高中2022届高三下学期第一次调研考试化学试题
广东省深圳市普通高中2022届高三下学期第一次调研考试化学试题学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________一、单选题1．蜡染技艺是中国非物质文化遗产之一，其制作工序包括：棉布制板、画蜡(将蜂蜡熔化后画在布上形成覆盖层)、蓝靛染色、沸水脱蜡、漂洗等。
下列说法正确的是A．“制板”用的白棉布，主要成分为合成纤维素B．“画蜡”过程中主要发生了化学变化C．“画蜡”用的蜂蜡，是一种混合物，无固定熔点D．“染色”用的蓝靛，属于有机高分子化合物2．下列有关化学用语表示正确的是A．水分子的球棍模型：B．钾原子的结构示意图：C．Na2O2的电子式：D．中子数为20的氯原子：20Cl173．化学改善人类的生活，创造美好的世界。
下列生产生活情境中涉及的化学原理不正确的是A．A B．B C．C D．D4．2021年我国取得多项科研成果，如首套吨级氢液化系统调试成功、首次实现以CO2为原料人工合成淀粉等。
下列说法不正确的是A．相同条件下，1gH2(l)完全燃烧放出的热量比1gH2(g)的多B．通过降温加压得到的液氢可存放于特制的绝热容器中C．通过遇碘变蓝的现象可证明有淀粉生成D．淀粉可用于生产乙醇、乙酸等化工产品5．五指毛桃汤中含有佛手柑内酯(结构简式如图)。
下列有关该化合物的说法不正确的是A．可发生水解反应B．可使酸性高锰酸钾溶液褪色C．所有碳原子一定共平面D．1mol该物质充分燃烧可生成12molCO26．科学生产中蕴藏着丰富的化学知识。
下列劳动项目与所述的化学知识没有关联的是A．A B．B C．C D．D7．古籍记载的食盐生产过程：“粗盐溶解成饱和之盐卤，滤净泥渣流入澄清池”“汲水而上，入于釜中煎炼，顷刻结盐，色成至白”。
若实验室模拟上述过程，不涉及的操作是A．B．C ．D ．8．下列过程中的化学反应，有关离子方程式书写正确的是A ．将硫酸铵溶液与氢氧化钡溶液混合：NH 4++SO 24-+Ba 2++OH -=BaSO 4↓+NH 3·H 2OB ．向氧化亚铁中加入适量稀硝酸：3FeO+10H ++NO 3-=3Fe 3++NO↑+5H 2OC ．使用泡沫灭火器灭火：2Al 3++3CO 23-+3H 2O 2Al(OH)3↓+3CO 2↑D ．向亚硫酸氢钠溶液中加入酸性高锰酸钾溶液：6H ++5SO 23-+2MnO 4-=5SO 24-+2Mn 2++3H 2O9．一种药物原料的分子结构式如图所示。
讲义4储氢材料
不同储氢方式的比较总结
气态储氢：能量密度低 不太安全
液化储氢：能耗高 对储罐绝热性能要求高
固态储氢的优势：体积储氢容量高 无需高压及隔热容器安全性好， 无爆炸危险可得到高纯氢， 提高氢的附加值
5
体积比较
6
氢含量比较
0
LaNi H 56
TiFeH nanotube (RT,10MPa 氢压)
➢活化容易，储氢量较大，抗杂质气体中毒性能好 ➢平衡压力适中且平坦，吸放氢平衡压差小
➢动力学特性较差，价格昂贵 ➢改变A、B组元可以改善动力学特性，调整吸放氢温度、平台压力
❖ 经元素部分取代后的
MmNi3.55Co0.75Mn0.47Al0.3(Mm混合稀土，主要成分La 、Ce、Pr、Nd)广泛用于镍/氢电池
22
PCT curves of LaNi5 alloy
23
钛铁系
典型代表：TiFe，美Brookhaven国家实验室 首先发明
价格低 室温下可逆储放氢 易被氧化 活化困难 抗杂质气体中毒能力差
实际使用时需对合金进行表面改性处理
24
TiFe alloy
Characteristics: ❖ two hydride phases; ❖ phase (TiFeH1.04) & phase (TiFeH1.95 ) ❖ 2.13TiFeH0.10 + 1/2H2 → 2.13TiFeH1.04 ❖ 2.20TiFeH1.04 + 1/2H2 → 2.20TiFeH1.95
氢能开发，大势所趋
氢是自然界中最普遍的元素，资源无 穷无尽－不存在枯竭问题
氢的热值高，燃烧产物是水－零排放，无污染
，可循环利用
氢能的利用途径多－燃烧放热或电化学发电 氢的储运方式多－气体、液体、固体或化合物
金属氢化物热泵及其在载入航天生保系统中的应用
尸
Ｈ／ Ｍ
图 １ 储氢 台金氢压 组成等温 线不意图
Ｆ １ Ｉｏ ｈ ｒａ ｏ ｔ ｈ ｄ ｉｅ ｓ ｔ ｅｎｓｆｒｍｅＭ ｙ ｒｄ
２２ 金属氢 化物 热泵工作 原理 ． 金 属氢化物热泵是一 种化学热泉，它利用储氢台会 在吸放氢 时的热效应进行 工作．它 以储氧 合金作为能 量转换材料 ，以氧气 （ ） 为工作介质，组成 热力学 系统．它一般利 Ｈ： 作 用 两种 同温下 具有不 同氢压 的金 属氢化 物组成 工质 对，利用金 属氢化 物 吸附和脱 附氧气
２ １ 储 氢合 金的储氢 特性 ． 金属氧化 物按如 下方式生成 ［
北京市 有然科学基金资助项 目 【９２ ０） ３９０ ８
２ Ｏ 一 ５１ 收到原稿 ２ ０— １２ Ｏ ｌ —３ ０ ０ ２ —８收到修定稿 ０
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１８ ７
空 间 科
示 ：
Ｈ｜ ｉ（ Ｐ ＝ ｎＰ ｜ 实际上平台常常是倾 斜 的 这也是 由于 １ 自身的偏析、畸变等原 因 ｆ 的．平台 的倾斜 △金 起 程度 可用 ｄ１ ）ｄ 表 示，其 中 ｄ１ ） （ ｎ ／ｃ （ ｎ 是平 台的离解压之 差， ｄ ｃ是氢化物 的浓度 差．
可对 台金热处理，使平 台近 于水平．性 能优 良的储氧 台金 的平台倾斜和滞 后都是很小 的．
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第２ 卷 ２
第２ 期
空 间 科 学 学 报
ＣＨ Ⅱ Ｅ ＳＥ Ｏ Ｕ ＲＮ Ａ Ｌ Ｆ Ｊ Ｏ ＳＰＡＣ Ｅ Ｉ Ｓ ＥＮ Ｃ Ｅ
Ｖｏ ２ Ｎｏ ２ ｌ ． ２
Ａ Ｄｒ ２ ０２ ０
２０ 年 ４ ０２ 月
金属氢化物热泵及其在载人航天 生保 系统中的应用
且难 以活化 ，实用 价值不 大 【． ７ Ｊ
最新纳米材料纳米材料在环保中的应用ppt课件
各种结构的碳
二、碳纳米管储氢材料
对各种物理吸附剂的实验测定表明：最 好的储氢吸附剂是碳基材料。碳吸附材料对 于少量的气体杂质不敏感，且可重复使用， 理论寿命是无限的。
碳基储氢材料的要求：
储氢密度高、高比表面积和低温吸附。
因为从吸附机理看，在超临界条件下，气体在固 体表面上只能发生单分子层吸附。
实验结果表明：只有孔宽度小于1.5nm的孔才是有 效的储存空间。具有商用价值的吸附储氢材料是高比表 面积的超级活性炭和活性碳纤维，它们具有丰富的微孔 。从这个角度看，超级活性炭也是碳纳米材料。
有代表性的光催化剂：TiO2 、ZnO、ZnS、CdS、 PbS、Fe2O3、WO3等。
为什么纳米Ti O2是研究
中采用最广泛的光催化剂？
7.1.2 纳米材料在空气净化中的应用
污染物一般来自6个方面：空气污染、水污染、固 体污染、放射性污染、噪声污染、热污染
光催化技术是解决日益严重的水、空气和土壤等环境污染的一 条新途径，由于具有较小的颗粒尺寸，而且微粒表面形态随着 粒径的减小，表面光滑程度变差，形成凹凸不平的原子台阶， 从而起到下面三方面的作用： 1） 提高反应速度，增加反应率； 2）决定反应路径，良好的选择性；3）降低反应温度。
活性炭微孔对于氢分子的吸附作用可用两个相对 的石墨微晶表面形成的狭缝模型表示。在稳定状态下， 气体分子只能停留在势阱最深处。因此，在固体表面上 只能有一层吸附分子。这意味着吸附量与比表面积成正 比，所以储氢吸附剂必须具有高比表面积。作为物理吸 附，饱和吸附量是温度的函数。由于气体分子的动能随 温度降低而成指数规律地下降，所以饱和吸附量呈指数 规律上升。这就是采用低温吸附的原因。
7.1.1 纳米粒子的光催化原理
什么是半导体材料 的光催化？
山西省吕梁市新高一下学期化学精选常考综合题汇总含解析
山西省吕梁市新高一下学期化学精选常考综合题汇总本练习含答案有解析1．铝鞣剂[主要成分为Al(OH)2Cl]主要用于鞣制皮革。
利用铝灰（主要成分为Al、Al2O3、AlN、FeO等）制备铝鞣剂的一种工艺如图：回答下列问题：（1）气体A能使湿润的红色石蕊试纸变蓝。
铝灰在90 ℃水解生成A的化学方程式为____________。
“水解”采用90℃而不在室温下进行的原因是_________________ 。
（2）“酸溶”时，Al2O3发生反应的离子方程式为____________________。
（3）“氧化”时，发生反应的离子方程式为________________________。
（4）“除杂”时产生废渣的主要成分为____（填化学式），对其合理的处理方法是回收后制成___。
（5）准确称取所制备的铝鞣剂mg，将其置于足量硝酸中，待样品完全溶解后，加入足量AgNO3溶液，充分反应，过滤、洗涤、干燥得固体ng．则样品中Al(OH)2Cl的质量分数为____（用含m、n的代数式表示）。
2．以天然气为原料合成氨是现代合成氨工业发展的方向与趋势（一）天然气与氮气为原料，以固态质子交换膜为电解质，在低温常压下通过电解原理制备氨气如图所示：写出在阴极表面发生的电极反应式：_____________。
（二）天然气为原料合成氨技术简易流程如下：一段转化主要发生的反应如下:①CH4（g） +H2O（g）CO（g）+3H2（g）ΔH1 = 206kJ·molˉ1②CO（g） + H2O（g）CO2（g） + H2（g）ΔH2 = -41kJ·molˉ1二段转化主要发生的反应如下:③2CH 4（g）+ O2（g）2CO（g）+4H2（g）ΔH3 = -71.2kJ·molˉ1④2CO（g） + O2（g）2CO2（g）ΔH4 = -282kJ·molˉ1（1）已知CO中不含C=O，H－H的键能为436kJ·molˉ1，H－O的键能为463kJ·molˉ1，C－H的键能为414kJ·molˉ1，试计算C=O的键能_________。
第四章储氢材料正式版ppt课件
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
（1） 体积比较
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
Position for H occupied at HSM
Hydrogen on Tetrahedral Sites
Hydrogen on Octahedral Sites
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
▪ (LiAlH4在TiCl3、 TiCl4等催化下180℃ ，8MPa氢 压下获得5％的可逆储放氢容量)
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
金属配位氢化物的主要性能
▪ 化石能源的使用正在给地球造成巨大的生态 灾难－温室效应、酸雨等严重威胁地球动植物的生存
▪ 人类的出路何在－新能源研究势在必行
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
1.2 氢能开发,大势所趋
因此，高容量贮氢系统是贮氢材料研究 中长期探求的目标。
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
储氢材料
储氢材料(hydrogen storage material)一类能可逆地吸收和释放氢气的材料。
20世纪70年代以后，由于对氢能源的研究和开发日趋重要，首先要解决氢气的安全贮存和运输问题，储氢材料范围日益扩展至过渡金属的合金。
如镧镍金属间化合物就具有可逆吸收和释放氢气的性质：化石能源的有限性与人类需求的无限性-石油,煤炭等主要能源将在未来数十年至数百年内枯竭!化石能源的使用正在给地球造成巨大的生态灾难-温室效应,酸雨等严重威胁地球动植物的生存!人类的出路何在-新能源研究势在必行!氢能开发,大势所趋。
氢是自然界中最普遍的元素,资源无穷无尽-不存在枯竭问题。
氢的热值高,燃烧产物是水-零排放,无污染,可循环利用。
氢能的利用途径多-燃烧放热或电化学发电。
氢的储运方式多-气体,液体,固体或化合物。
廉价而又高效的制氢技术，安全高效的储氢技术-开发新型高效的储氢材料和安全的储氢技术是当务之急。
不同储氢方式的比较气态储氢:能量密度低、不太安全。
液化储氢:能耗高、对储罐绝热性能要求高。
固态储氢的优势:体积储氢容量高、无需高压及隔热容器、安全性好,无爆炸危险、可得到高纯氢,提高氢的附加值。
储氢材料技术现状金属氢化物金属氢化物储氢优点：反应可逆、氢以原子形式储存,固态储氢,安全可靠，较高的储氢体积密度目前研制成功的有稀土镧镍系、钛铁系、镁系、钛/锆系、稀土镧镍系、储氢合金稀土镧镍系典型代表:LaNi5 特点:活化容易、平衡压力适中且平坦,吸放氢平衡压差小抗杂质气体中毒性能好、适合室温操作经元素部分取代后的MmNi3.55Co0.75Mn0.47Al0.3(Mm混合稀土,主要成分La,Ce,Pr,Nd)广泛用于镍/氢电池钛铁系典型代表:TiFe,价格低室温下可逆储放氢易被氧化活化困难抗杂质气体中毒能力差实际使用时需对合金进行表面改性处理镁系典型代表:Mg2Ni 储氢容量高、资源丰富、价格低廉、放氢温度(250-300℃ )放氢动力学性能较差改进方法:机械合金化-加TiFe和CaCu5球磨,或复合钛/锆系具有Laves相结构的金属间化合物原子间隙由四面体构成,间隙多,有利于氢原子的吸附TiMn1.5H2.5 Ti0.90Zr0.1Mn1.4V0.2Cr0.4活性好用于:氢汽车储氢,电池负极但是储氢合金技术在大规模的工业应用中也有一定的缺陷，由于氢本身会使材料变质，如氢损伤、氢腐蚀、氢脆等。
TA1化学成分 钛合金密度 性能
TA1化学成分钛合金密度性能钛是1950 年代开发的重要结构金属。
钛合金因其比强度高、耐蚀性好、耐热性高而被广泛应用于各个领域。
世界上许多国家已经认识到钛合金材料的重要性，对其进行了研究和开发，并得到了实际应用。
钛是元素周期表中的IVB元素。
它看起来像钢，熔点为1672℃。
它是一种难熔金属。
钛在地壳中含量丰富，远高于铜、锌、锡、铅等常见金属。
我国钛资源极其丰富。
仅在四川攀枝花发现的超大型钒钛磁铁矿中，伴生钛金属储量约4.2亿吨，接近国外已探明的钛总储量。
钛合金可分为耐热合金、高强度合金、耐腐蚀合金（钛钼、钛钯合金等）、低温合金和特殊功能合金（钛铁储氢材料）和钛镍记忆合金）等。
钛及其合金具有比强度高、抗氧化、耐氯离子腐蚀、生物相容性好等优点。
应用于航空航天、海洋工程、游艇制造、岛礁建设、海水淡化、医疗器械等行业，应用广泛国标牌号:TA1、TA2、TA3、TA7、TA9、TA10、TC4、TC4ELI、TC6、TC9、TC10、TC11美标牌号:GR1、GR2、GR3、GR5、GR7、GR12TA1是一种α结构钛合金，具有优良的冲压性能和焊接性能，以及良好的机械加工性能。
常用于制造低于350°C 的零件和受力小，可加工各种形状复杂的冲压成型件。
由于TA1钛合金常温成型时回弹较严重，成型稳定性差，成型件尺寸精度较低。
因此，在生产中经常采用“板材成型+焊接+热校准”。
高精度制造的“形”工艺TA1 钛合金薄板质量轻、耐腐蚀，并且具有良好的力学性能，除了在航空航天、医疗等传统领域应用广泛，近些年还涉及到高端橱柜等，比如抑菌水槽和婴儿碗等。
TA1 含钛Ti：1.0~2.5，铝Al： 0.7~2.0，锰Mn：0.30，铁Fe：0.08，碳C：0.05，氮N：0.012，氢H：0.15，氧O：0.10，其他元素单一总和余：0.40TA2 钛(Ti) 余量,铁(Fe)≤0.30,碳(C)≤0.10,氮(N)≤0.05,氢(H)≤0.015,氧(O)≤0.25。
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FeTi吸氢，首先是氢分子被吸附到FeTi表面上，其中一些氢分子离解成氢原子。然后，这些氢原子进人金属晶体，占据晶格间隙。当气压力升高时(通常在某种临界浓度和压力下)，金属被氢饱和而使金属进人一个新相，即氢化物相。如氢压进一步提高，最后都变成金属氢化物相。由于金属晶格中有许多间隙位置，可以高度紧密地容纳大量氢。 但是其缺点是吸氢和放氢循环中具有比较严重的滞后效应。为改善TiFe合金的储氢特性，可用过渡金属Co，Cr，Cu，Mn，Mo，Ni，Nb，V等置换部分铁形成多元合金以实现常温活化。过渡金属的加入，使合金活化性能得到改善，氢化物稳定性增加。
（3）分离、回收氢:工业生产中，有大量含氢的废气排放到空中白白浪费了。如能对其加以分离、回收、利用，则可节约巨大的能源。利用储氢合金分离氢气的方法与传统方法不同，当含氢的混合气体(氢分压高于合金-氢系平衡压)流过装有储氢合金的分离床时，氢被储氢合金吸收，形成金属氢化物，杂质排出；加热金属氢化物，即可释放出氢气。
ห้องสมุดไป่ตู้参考文献
（1）大角泰著.金属氢化合物的性质与应用[M].吴永宽译,北京化学工业出版社，1990
（2）刘永平,赵罡,李荣等.储氢合金的开发与应用[J].重庆大学学报,2003
（3）李全安,陈云贵,王丽华.贮氢合金的开发与应用[J ].材料开发与应用, 1999, 14 (3).
（4）刘红,韩莹,程云阶.储氢合金的性质及发展趋势[J ].沈阳航空工业学院学报, 2000, 17 (1）
(4) 制取高纯度氢气：利用含有杂质的氢气与储氢合金接触，氢被吸收，杂质则被吸附于合金表面；除去杂质后，再使氢化物释氢，则得到的是高纯度氢气。
(5) 加氢及脱氢反应催化剂 ：施瓦布（E.Schwab）等发现在TiFe合金中加入少量Ru可使TiFe在合成氨反应中的催化活性提高5倍，活化能从62kJ／mol降至38kJ／mol。此后储氢合金在催化加氢、脱氢反应中的应用引起人们越来越大的兴趣，并得到广泛的研究。
⑧ 钛铁系储氢合金价格较便宜。
钛铁系储氢合金的应用
（1）作为储运氢气的容器：储氢合金作储氢容器具有重量轻，体积小的优点。用储氢合金储氢。无需高压及储存液氢的极低温设备和绝热措施，节省能量，安全可靠。
（2）氢能汽车：储氢合金作为车辆氢燃料的储存器，目前处于研究试验阶段。主要问题是储氢材料的重量比汽油箱重量大得多，影响汽车速度。但是氢的热效率高于汽油，而且燃烧后无污染，使氢能汽车的前景十分诱人。
（5）闫慧忠.稀土储氢材料的现状及发展趋势.包头稀土研究室,2010
关键字：储氢合金 钛铁系储氢合金 制备 优势 钛铁系储氢合金的应用
钛铁系储氢合金
在这里我们主要介绍的是钛铁系储氢合金的研究与应用方面的内容。
钛铁储氢材料是美国国立布鲁克海文(Brookhaven) 实验室的Reilly在1974年首先提出来的，我国是从1978 年开始研究的，美国的毕林斯(Bilings) 能量公司，荷兰的菲利浦斯(Philips)研究室，日本的大阪工业技术试验所，西德的戴姆勒本茨(DaimlerBenz)公司等单位在理论和应用方面都做了不少工作。东德、苏联、英、法等国也都开展了这方面的研究。
钛铁系储氢合金
摘要：储氢合金是一种能储存氢气的合金，它所储存的氢的密度大于液态氢，因而被称为氢海绵。而且氢储入合金中时不仅不需要消耗能量，反而能放出热量。储氢合金释放氢时所需的能量也不高，加上工作压力低，操作简便、安全，因此是最有前途的储氢介质。
储氢合金的储氢原理是可逆地与氢形成金属氢化物，或者说是氢与合金形成了化合物，即气态氢分子被分解成氢原子而进入了金属之中。由于氢本身会使材料变质，如氢损伤、氢腐蚀、氢脆等。而且，储氢合金在反复吸收和释放氢的过程中，会不断发生膨胀和收缩，使合金发生破坏，因此，良好的储氢合金必须具有抵抗上述各种破坏作用的能力。
结束语
在目前研究的各种储氢材料中，钛铁系储氢合金是主要应用的储氢材料，但其储氢需要较高的温度和压力，且储氢量较低，大规模应用仍然有困难。钛铁系储氢合金结构的纳米化和高催化性能的多元系合金的开发应是今后研究方向。储氢合金进行催化参杂、控制储氢材料的显微结构的研究，对于提高材料的储氢性能以及开发新型复合储氢材料都具有理论和实际意义。
① 易活化，氢的吸储量大；
② 用于储氢时生成热尽量小，而用于蓄热时生成热尽量大；
③ 在一个很宽的组成范围内，应具有稳定合适的平衡分解
④ 氢的俘获和释放速度快；
⑤ 金属氢化物的有效热导率大；
⑥ 在反复吸、放氢的循环过程中，合金的粉化小，性能稳定性好；
⑦ 对不纯物如氧、氮、CO、CO2、水分等的耐中毒能力强；
但由于材料中有TiO层形成，使得该材料极难活化，限制了其应用。改善FeTi合金活化性能最有效的途径是合金化和纳米化，在纯Ar气氛下，掺杂少量的Ni，球磨20～30 h后制备的FeTi材料不需活化即可很容易地吸氢；研究还表明用机械压缩和酸、碱等化学试剂表面处理也能改善FeTi合金的活化性能。
钛铁系储氢合金具有的优势如下：
TiFe是AB型金属间化合物，单元晶胞为CsCl构型，属立方晶系。空间群Pm3m，晶格常数a = 2.976埃。原子间隙由四面体构成，间隙多，有利于氢原子的吸附。TiFe在室温下可与氢反应, 生成氢化物TiFeH1.04(β相)和TiFeH1.95(γ相)。β相为正方晶格，γ相为立方晶格，FeTi合金活化后，能可逆地吸放大量的氢，且氢化物的分解压强仅为几个大气压，很接近工业应用；Fe，Ti元素在自然界中含量丰富，价格便宜，适合在工业中大规模应用。