پیشرفت تحقیقات مواد ذخیرهسازی هیدروژن مبتنی بر تیتانیوم
بر اساس فشار تعادل کم جذب هیدروژن سری تیتانیوم خالص و TiZr، توانایی تثبیت هلیوم قوی، خواص شیمیایی پایدار و ایمنی بالای هیدرید تشکیل شده، می توان از آن برای ذخیره سازی طولانی مدت هیدروژن استفاده کرد. مشکل کلیدی که باید حل شود کاهش ظرفیت نگهداری است. بر اساس فشار تعادل بالای هیدروژن دفعی سیستم TiFe و سیستم TiMn، می توان آن را برای ذخیره سازی و پمپاژ هیدروژن در فرآیند تولید توسعه و تحقیق کرد. مشکل کلیدی که باید حل شود، تحقق بازیافت مکرر مواد و کاهش هزینه ها است.
به منظور حل مشکلات فوق، جهت تحقیق فعلی عمدتاً جایگزینی عنصر است. امید است که از طریق تحقیقات سه تایی یا حتی چند آلیاژی، جذب و دفع هیدروژن و خواص جامع آلیاژهای چند جزئی پیشرفت کند.
1. تیتانیوم خالص
در مقایسه با سایر مواد، تیتانیوم عملکرد بسیار بهتری در ذخیره سازی هیدروژن دارد. اول اینکه تیتانیوم دارای مزیت جذب و دفع سریع هیدروژن است. علاوه بر این، فشار تعادل برای جذب هیدروژن تیتانیوم در دمای اتاق (25 درجه) 10-8 Pa است، و فشار تعادل جذب پایین، از دست دادن هیدروژن را کاهش میدهد. ثانیاً، از نظر ایمنی، ترکیبات تیتانیوم-هیدروژن بسیار پایدار هستند، حتی زمانی که در دمای اتاق در معرض هوا قرار میگیرند آسان است و هیدروژن آزاد نمیشود مگر اینکه دمای بالا اعمال شود. در نهایت، تیتانیوم یک فلز کم هزینه است و تیتانیوم در منابع طبیعی فراوان است. محتوای پوسته زمین 5 برابر آهن و 100 برابر مس است. عیب اصلی ذخیره سازی هیدروژن تیتانیوم این است که دمای دفع هیدرید تیتانیوم بیش از حد بالا است و احتباس زیاد است. برای رسیدن به فشار هیدروژن تعادلی 100 کیلو پاسکال، باید تا دمای نزدیک به 800 درجه گرم شود.
2. سیستم TiFe
آلیاژ TiFe نوعی ماده ذخیرهسازی هیدروژن با عملکرد خوب است و همچنین یک آلیاژ ذخیرهسازی هیدروژن نوع AB است. در سال 1974 توسط ریلی و ویسوال در ایالات متحده کشف شد. به عنوان یک ماده ذخیره سازی هیدروژن، آلیاژ TiFe به تدریج مورد مطالعه قرار گرفته است. کارکنان به آن اهمیت زیادی می دهند و تحقیقات زیادی انجام داده اند.
پس از فعالسازی، آلیاژ مبتنی بر TiFe عملکرد جذب و دفع هیدروژن بهتری دارد و ظرفیت جذب و دفع آن برای هیدروژن نسبتاً زیاد است و حداکثر ظرفیت جذب هیدروژن تا (کسر جرمی) و فشار هیدروژن تعادل جذب آن در اتاق است. دما 300 کیلو پاسکال است. آلیاژهای مبتنی بر TiFe به عنوان مواد ذخیرهسازی هیدروژن مزایای زیادی دارند، اما مشکلاتی نیز وجود دارد: 1) فعالسازی دشوار است. 2) ظرفیت نگهداری زیاد است.
3. سری TiZr
Zr و Ti متعلق به عناصر فلزی گروه IVB هستند. مشابه Ti، Zr نیز یک ماده فلزی با چگالی جذب هیدروژن بالا است. مطالعات نشان داده اند که نسبت Ti/Zr مناسب می تواند خواص آلیاژ را بهبود بخشد. علاوه بر این، افزودن جزء سوم فلز M (که در آن M Co، Cr، V، Fe و غیره است)، همچنین می تواند عملکرد ذخیره سازی هیدروژن TiZr را بهبود بخشد. بنونوتی سی و همکاران نشان داده اند که TiZrV عملکرد جذب هیدروژن خوبی دارد و کاربردهای گسترده ای در زمینه هیدروژن و ذخیره سازی و تصفیه ایزوتوپ آن دارد. چشم انداز.
