球磨时间对TiZr氢化物掺杂NaAlH4储放氢性能的影响

采用XRD、Sievert等容法储放氢性能测试、SEM等分析手段,研究了球磨工艺对TiZrH1.7～1.9氢化物掺杂NaAlH4材料的形态、物相及可逆储放氢性能的影响.研究结果表明:TiZrH1.7～1.9氢化物掺杂NaA1H4可以实现可逆吸放氢,其中球磨10 h的复合储氢材料在160℃、0.1 MPa放氢条件下,总放氢量(质量分数)达4.5%,40 min可逆放氢量超过3.0%,显示了良好的储放氢动力学性能;TiZrH1.7～1.9氢化物在复合储氢材料吸放氢前后保持物相和结构不变,对NaAlH4配位氢化物的可逆储放氢反应起到了催化改善作用.     

金属氢化物热压缩机吸放氢传热传质的对称性研究

针对金属氢化物热压缩机(MHTC)在实际应用过程中存在的吸放氢非对称性限制,开展了MHTC传热传质对称性的研究和优化。根据局部热平衡模型,以2D圆环剖面为计算区域,对MHTC多管束反应器实施了模拟,并对模拟过程中的参数及结构进行了优化。优化结果表明:以4层管的多管束反应器为基准,改变吸放氢反应条件能改善反应过程的不对称性特征,即吸、放氢压力分别为2、0.05MPa,温度为293、393K,传热系数为1 000 W/(m2·K)时,吸氢反应分率由0.1上升到0.9;放氢反应分率由0.9降至0.1时,所用时间分别为350和360s,温度变化幅度分别为40和43K,显示出明显的对称性。在反应前20s内,放氢过程中平衡压力的变化剧烈,占平衡压力总变化量的50%以上,为反应过程中的高效反应阶段。     

Mg+x% Mm(NiCoMnAl)5复合储氢材料吸放氢性能研究

采用高能球磨法制备了Mg x%Mm(NiCoMnAl)_5(x=10、20、30和40)纳米晶和非晶混合结构的复合储氢材料,并对其结构和吸放氢性能进行了研究．XRD结果表明,Mg与Mm(NiCoMnAl)_5球磨200h后有Mg_2Ni和La_2Mg_(17)相生成．吸氢动力学研究发现,在423K和3．4 MPa下,随着x增大,吸氢速率和最大吸氢量都出现了先增大后减小的趋势．当x=20时,复合材料的吸氢性能达到最佳,其最大吸氢速率达到0．45%/s,50s内即可吸氢3．6%．热重分析结果表明,Mg的氢化物相放氢温度降低到259℃(x=40)．     

金属氢化物反应器吸氢过程的热质传递特性分析

为了研究金属氢化物反应器内吸氢过程的热质传递特性,建立了圆柱形反应器的二维多物理场模型.新建立的模型考虑了换热流体流速与温度变化对反应器吸氢过程的影响,采用COM-SOL Multiphysics V3.5a软件来求解,并探讨了一些重要参数变化对反应器性能的影响.结果表明:接近换热管壁处的氢化物床的温度较低,吸氢反应更快,换热流体入口附近床层的吸氢反应比出口附近的快;减小氢化物床层与换热管壁面之间的接触热阻和增加氢化物床层有效导热系数都可以增强换热效果,从而加快吸氢反应,当接触热阻从0.002 m2·K/W减小到0.0005m2 ·K/W时,吸氢反应时间大约缩短了15.5％;采用强化换热措施可以减少吸氢反应时间,提高反应器平均功率.     

四元镧系吸氢合金的制备与性质研究

用共沉淀还原扩散法成功地制备了新的镧系吸氢合金ＬａＮｉ４Ｃｕ１－ｘＭｎｘ（ｘ＝０．２５，０．５，０．７５），对合金进行了ＸＲＤ、ＳＥＭ、吸氢测试和热力学研究，结果表明，这些合金易活化，吸氢容量较高，其氢化物的稳定性与合金的晶胞体积之间存在线性关系，这种关系对预测氢化物稳定性有一定的指导意义。     

固氮鱼腥藻_Anabaena_azotica_Ley_HB686_氢酶的催化性质

固氮鱼腥藻氢酶具有催化分子氢双向可逆反应的能力，其吸氢反应的最佳电子受体为ＭＢ、放氢反应的最佳电子供体为ＭＶ，吸氢活性与放氢活性的比率为１８．６，此氢酶催化吸氢反应的最适ｐＨ值为７．４，放氢为ｐＨ６．０．在２３～５０℃氢酶的催化活性基本稳定．高离子强度、ＮａＣｌ使氢酶活性降低，ＣＯ和Ｃ２Ｈ２对氢酶活力有抑制作用．     

LiAlH4/LiNH2复合材料的储氢特性及其机理研究

为改善金属配位氢化物及金属氮氢化物的储氢性能,采用球磨法制备了LiAlH4/LiNH2复合材料,并运用差示扫描量热法和热重等测试方法对球磨样品的储氢性能进行了表征.实验结果表明,LiAlH4/LiNH2复合材料在球磨过程中体系的放氢量(质量分数)达2.6%以上,加热至400℃时体系的总放氢量达到7%.对LiAlH4/LiNH2复合体系的反应机理进行了初步探讨,认为LiAlH4/LiNH2摩尔比对体系放氢性能和反应机理有较大影响.同时还研究了过渡金属Ti对反应体系的催化作用,结果表明催化剂Ti的添加量(摩尔分数)在3%至5%的范围内对体系性能改善作用较好.     

机械合金化Mg2Ni储氢材料的吸氢动力学实验研究

为了研究压力和温度对Mg2Ni储氢合金动力学性能的影响以及吸氢反应机理,采用机械合金化的方法制备了Mg2Ni储氢合金。利用P-C-T测试仪进行活化并测试其吸氢动力学特性,并在实验的基础上结合3种常用的动力学模型分析了Mg2Ni合金吸氢反应的控速步骤。结果表明:Mg2Ni合金在673K、7.4MPa条件下活化3次就能够基本活化完全,吸收1mol氢气所需活化能为43.47kJ;温度对其动力学性能影响不明显,相反压力的影响比较大,吸氢反应速率和吸氢量都随压力的升高而增加;实验结果与JDM和JMA动力学模型比较吻合;金属氢化物形核长大与氢原子在产物层中的扩散过程是Mg2Ni合金吸氢反应的混合控速步骤。     

FeCl2掺杂对LiBH4-LiAlH4体系放氢动力学性能的影响

为提高LiBH 4 的放氢动力学性能，研究了LiBH 4 -LiA1H 4 混合金属氢化物体系及FeCl 2 掺杂对其储氢性能的影响，相关因素包括FeCl 2 比例、球磨时间等.研究表明,2 mol% FeCl 2 掺杂的2LiBH 4 -LiAlH 4 样品在450 ℃恒温状态下能放出8.25wt%的氢气，且放氢动力学性能得到显著的改善；在混合氢化物体系中LiAlH 4 和FeCl 2 相互协同，共同作用改善LiBH 4 的储氢性能.     

LaNi4.25Al0.75储氢合金的改性

为了提高LaNi4．25Al0．75合金的储氢性能,采用退火、表面镀铜和表面包覆SiO2对合金进行改性,并对处理前、后合金的微观结构和吸放氢性能的变化进行研究。研究结果表明,退火消除了LaNi4．25Al0．75合金中的偏析,减少了内应力,使合金具有平坦的吸氢平台;表面镀铜处理加快了合金的吸、放氢速度,但吸氢含量略有降低,另外,镀铜合金抗粉化性能加强,经10次吸、放氢循环后没有出现粉化现象;表面包覆SiO2前、后,合金的吸氢量变化不大,抗粉化性能加强,经10次吸、放氢循环后没有出现粉化现象。     

升温型金属氢化物热泵性能分析

考虑到金属氢化物床的传热和换热器间显热回收等实际因素，提出了升温型金属氢化物热泵性能系数计算公式，为合理选择金属氢化物对，以及调整热泵的各种工艺参数提供了理论依据．结果表明：强化金属氢化物床的传热、采用平台倾斜度小的金属氢化物、减小反应器材料的比热和质量，以及换热器间高效率的显热回收，是提高热泵性能系数的有效措施．金属氢化物热泵的性能系数随驱动热源温度的升高而增大，但温升幅度随驱动热源温度的升高而减小。     

金属氢化物反应器的设计与过程模拟

针对工业废热回收装置的要求，提出了一种新型的环盘式化学热泵反应器．该反应器采用多组配对环盘装填金属氢化物，环盘面积取壳体截面积的50％～80％，具有结构紧凑、反应传热均匀、工业调控方便等优点．应用多元价值取向模型进行的多种反应器方案的系统评估表明，新型反应器的综合评价指标优度为0．898，明显优于其他类型．采用有限容积法对描述反应器动态过程的非局部热平衡模型进行了离散求解，模拟结果证明新型反应器的工作过程较为快速和均匀，操作周期在0．5h内，适用于工业热能的回收利用；同时，为平衡氢化／脱氢过程反应传热的不对称性，应尽可能强化氢化传热过程与脱氢反应过程．     

The use of metal hydrides in fuel cell applications

This paper reviews state-of-the-art developments in hydrogen energy systems which integrate fuel cells with metal hydride-based hydrogen storage. The 187 reference papers included in this review provide an overview of all major publications in the field, as well as recent work by several of the authors of the review. The review contains four parts. The first part gives an overview of the existing types of fuel cells and outlines the potential of using metal hydride stores as a source of hydrogen fuel. The second part of the review considers the suitability and optimisation of different metal hydrides based on their energy efficient thermal integration with fuel cells.The performances of metal hydrides are considered from the viewpoint of the reversible heat driven interaction of the metal hydrides with gaseous H_2. Efficiencies of hydrogen and heat exchange in hydrogen stores to control H_2 charge/discharge flow rates are the focus of the third section of the review and are considered together with metal hydride – fuel cell system integration issues and the corresponding engineering solutions. Finally, the last section of the review describes specific hydrogen-fuelled systems presented in the available reference data.     

金属氢化物床有效导热系数的理论计算

金属氢化物床的有效导热系数是研究强化金属氢化物传热、优化设计金属氢化物反应器的重要参数。目前,人们只对其进行了实验研究。为此,本文提出了金属氢化物床有效导热系数的理论计算模型,并且讨论了氢化物床的各种参数对导热系数的影响。利用本模型计算TiMn_(1·5)—H系的有效导热系数,计算结果与实验结果有较好的吻合。     

用一种新型吸附材料制造的化学热泵的性能

对采用新型IMPEX材料制造的化学热泵进行了实验研究，测定了不同操作条件下SrCL2-NH3吸附体系的反应速率，分析了反应推动力对反应速率的影响，测量了化学热泵的单程功率。实验表明，这种新型材料改善了床层的传热性能，同时也证实了SrCl2-NH3是较为理想的吸附体系。     

Synchrotron X-ray diffraction techniques for in situ measurement of hydride formation under several gigapascals of hydrogen pressure

The high-pressure technique is a fundamental tool for realizing novel phase transitions, chemical reactions, and other exotic phenomena. Hydrogenation is one example of a high-pressure reaction; at high pressures of several gigapascals, hydrogen becomes chemically active and reacts with metals and alloys to form hydrides. This paper covers a high-pressure study of the hydrogenation process and the synthesis of hydrides using a cubic-type multi-anvil apparatus. The experimental details of a hydrogenation cell assembly, high-temperature and highpressure generation, and an in situ observation technique are presented. These experiments are conducted with the aid of in situ synchrotron radiation X-ray diffraction measurements operated in an energy-dispersive mode in the conventional manner for time-resolved measurements and a newly developed angle-dispersive mode for observation of the crystal growth process during formation of metal hydrides. Two successful cases of high-pressure hydrogenation are presented： aluminum hydride, Al H3, and an aluminum-based alloy hydride, Al2 Cu Hx, which are potential candidates for hydrogen storage materials.     

切削液形成边界润滑层动力学模型的建立

在对切削液润滑作用过程分析的基础上,建立了切削液渗透切削区毛细管形成边界润滑层的动力学模型。通过对该模型的理论分析,找出了影响切削液形成边界润滑层的动力学因素,经仿真分析,绘制了各因素对形成边界润滑层动力学过程的影响曲线,由曲线得知,切削液的吸附平衡特征时间减少,吸附特性系数、浓度及比热的增大,润滑作用增强,热导率和运动粘度增大,润滑作用降低,从而为高效切削液的选用提供了理论依据。     

非饱和多孔介质有效导热系数模型

多孔介质有效导热系数是研究地源热泵、土壤及岩土热储、材料热质传递的重要参数,运用分形理论,建立了一种预测非饱和多孔介质有效导热系数的分形物理模型和相应的有效导热系数计算公式,基于MATLAB数值分析显示模型计算结果与实验测量值具有较好的一致性,并通过该模型探讨了相关微观参数对多孔介质有效导热系数的影响,结果显示弯曲度分形维数、孔隙率与多孔介质导热系数呈负相关,固液相占比、饱和度、固相基质边长与多孔介质导热系数呈正相关,当孔隙率大于78.4%时,导热系数较小的孔隙相对多孔介质有效导热系数影响较大。     

Hydrogen——A sustainable energy carrier

Hydrogen may play a key role in a future sustainable energy system as a carrier of renewable energy to replace hydrocarbons. This review describes the fundamental physical and chemical properties of hydrogen and basic theories of hydrogen sorption reactions, followed by the emphasis on state-of-the-art of the hydrogen storage properties of selected interstitial metallic hydrides and magnesium hydride, especially for stationary energy storage related utilizations. Finally, new perspectives for utilization of metal hydrides in other applications will be reviewed.