贮氢合金热力学测试装置及测试方法的研究

通过对贮氢合金热力学主要研究内容的分析，研究了贮氢合金热力学的ｐ－Ｃ－Ｔ曲线的测定和计算方法，并通过对ＬａＮｉ＿５合金的性能测试，证明了该合金具有良好的活化性能和吸氢性能，在３０℃常温下吸氢平衡压仅为０．２８ＭＰａ，吸氢量（Ｈ／Ｍ）可达１，吸放氢反应热焓达３１．９ＫＪ／ｍｏｌ。     

Nb对TiV0．9Cr1．3合金贮氢性能的影响

研究Nb对TiV0.9Cr1.3合金贮氢性能的影响,结果表明,TiV0.9-xCr1.3Nbx合金为单相bcc结构,铸态呈树枝晶状组织,当x＞0.3时,出现少量的Laves(Cr2Nb)结构相,并且树枝晶的二次枝晶消失了.随着x从0增加到0.4,合金的晶格常数变大,放氢平台压力、吸放氢量降低,但是放氢平台变得平坦.放氢平台斜率从1.59降到0.71,且氢化物生成焓、熵绝对值增大.TiV0.6Cr1.3Nb0.3合金最大贮氢量质量分数w为3.254%,有效贮氢量为2.367%,平台压为0.09 MPa,放氢平台斜率为1.0.     

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．     

富镧混合稀土镍铝系合金贮氢特性的研究

本文研究了以富镧混合稀土(简称Ml)为吸氢元素组成的MlNi_(5-x)M_x(M为Al等合金元素)合金的贮氢特性。测定了试验合金在不同温度下的等温线和动力学曲线及吸、放氢前后的品格常数的变化,计算出该合金氢化物的热焓和熵变,并就主要贮氢特性与MlNi_5和LaNi_5比较,说明本合金只有一系列的优点,特別是抗中毒和再生性能优良,是一种很有价值的贮氢合金。     

贮氢合金的开发与应用

介绍了金属氢化反应及贮氢合金设计的基本原理，对贮氢合金的基本类型、应用状况及发展趋势进行了较全面的评述。目前已开发研究的贮氢合金品种类型虽然众多，但成熟的主要还是AB5型稀土合金。钒基固溶体合金因贮氢容量大，镁基合金固重量轻、价格低等优点在贮氢合金的开发中具有很大的潜力。贮氢合金应用领域广阔，但在很多领域的应用仍然处于试验开发阶段，只是在镍—氢化物二次电池中获得了产业化，因此贮氢合金的应用及其相关技术还有待进一步开发研究。     

螺旋藻放氢的研究

螺旋藻含有可逆性氢酶，在合适的条件下能催化放氢。研究表明：当培养基的ｐＨ值为８．５￣９．５，气相氧浓度为１％的条件时，能使螺旋藻放氢达到最大效率。外加葡萄糖、蔗糖有利于放氢，葡萄糖，蔗糖的最适浓度为０．１ｍｏｌ／Ｌ，而α－酮戊二酸，柠檬酸等对螺旋藻的放氢没有促进作用。     

稀土系贮氢三元合金的生成焓计算

利用 Miedema理论和几何模型计算了合金 La- M,Ni- M( M=La,Ni,Co,Mn,Al,Cr,Fe,Cu,Ga)和稀土系贮氢三元合金系统 La Ni5- x Mnx( M=Co,Mn,Al,Cr,Fe,Cu,Ga)的生成焓 ,计算结果与已有实验结果符合得较好 .结果表明 ,添加合金组元 Mn,Co,Cr,Fe和 Cu,三元合金 La Ni5- x Mx 的生成焓有不同程度的增大 ,而添加Al,Ga生成焓则明显减小 .讨论了生成焓对高温氢化时合金发生歧化反应的影响 ,合金的生成焓愈大 ,对歧化反应愈有利 .计算得到的生成焓数据与实验获得的合金歧化反应趋势和程度相符合     

Mg-Ni-RE贮氢合金的研究进展

综述了近几年来国内镁基稀土贮氢材料的研究进展，介绍添加不同稀土和采用不同的工艺条件对Mg—Ni合金的贮氢量、吸放氢速度等贮氢性能的影响，总结了当前Mg—Ni—RE(RE＝La，Y，Ce，Pr，Nd)贮氢合金的研究现状和需要解决的主要问题，并提出了今后应用研究的方向．     

氢爆碎工艺中的吸氢和放氢现象

研究了氢爆碎 (hydrogen decrepitation,HD)过程中不同合金及合金表面状态的吸氢速率和吸氢量 ,并采用 X射线衍射、扫描电镜等手段研究 HD粉加热去氢过程中放氢规律和粉体微观形貌的变化。结果表明氢爆碎的吸氢速度和吸氢量与钕铁硼合金铸锭表面的活性有关 ,表面新鲜、活性大的合金铸锭氢爆碎的时间短、效率高。合金中存在足够的富 Nd相 ,是室温氢爆碎过程得以进行的前提条件。将 HD粉加热处理时 ,随加热温度的升高 ,氢不断释放出来 ,到10 73K时磁粉中氢的质量分数已降低到 1.5× 10 - 5,氢气基本释放。生产中可以将 HD粉经 5 2 3～ 72 3K加热放氢 1h后再进行磁场成型 ,以减少氢气对 HD粉体成型取向度的影响     

钛锰二元合金的吸放氢性能

系统地研究了钛锰二元合金的吸、放氢量,压力组成等温线以及吸氢过程热力学函数(ΔHΔS)的变化。实验证实,对于不加均匀化退火和活化处理的二元钛锰合金,其综合吸放氢性能最佳的组成为TiMn_(1.15)-TiMn_(1.25)。     

氢气燃烧技术及其进展

随着碳减排政策的不断推进,氢气因其高能量密度和低碳排放特性被视为一种理想的能源,并广泛应用于化工原料制备、移动出行、电力生产以及工业和家庭用热等领域,而燃烧是目前氢能利用的重要方式之一。基于此,通过对比氢气与天然气的物理化学特性,详细分析和探讨了氢气燃烧过程中存在的各种类型的回火、热声振荡以及氮氧化物排放超标问题发生的原因和解决方法;而后,概述了氢气催化燃烧和微尺度燃烧在工业脱氢、家庭供热和微机电系统等领域的应用现状和发展方向;最后,结合目前世界各国天然气掺氢燃烧的发展现状和中国天然气管网的相应标准,指出中国发展天然气掺氢燃烧的优势和关键问题,总结了氢气燃烧技术的发展现状与发展趋势。     

掺氢对天然气燃烧室燃烧及排放特性影响

天然气混合氢气燃烧可有效降低含碳物质的排放。但掺混氢气会改变燃料性质,进而影响燃烧进程,故有必要对掺氢燃烧进行深入研究。本文主要研究了以混氢天然气为燃料的燃气轮机的燃烧特性和排放特性,采用数值模拟的方法研究不同的掺氢比（H2体积含量0~100%一共6种工况）对GE-10实验型燃气轮机燃烧室燃烧过程的影响。研究结果表明,随着掺氢比的增加,火焰温度上升,燃烧反应区前移。在低掺混比下火焰筒出口处的温度分布随掺氢比增大趋向均匀,当掺氢比超过0.6时,出口处温度分布均匀性大幅下降。此外,混合燃料中氢气成分的增加会导致局部释热量提高,进而导致NOx排放增加,当掺氢比超过0.8时NOx排放量增加的幅度变大。同时,随着掺氢比的提高CO和CO2的排放量显著减少,H2O的生成量显著增加。研究结果将为后续混氢燃烧技术在工业燃气轮机上的应用提供理论指导。     

喷射时刻和掺氢比对直喷发动机燃烧特性的影响

在缸内直喷火花点火发动机上对天然气掺混氢气的体积分数为0％～18％的混合燃料不同喷射时刻下发动机的燃烧和排放特性进行了试验研究．研究结果表明：对于给定的喷射持续期和点火时刻，喷射时刻对发动机性能、燃烧和排放有较大影响，喷射太迟燃烧持续期长，放热速率慢，喷射过早会导致充量系数下降；对于给定转速，发动机存在一个最佳的喷射时刻，此时缸内最高压力升高率和最高燃气平均温度高，燃烧持续期短，燃烧过程定容度高，发动机热效率高，HC排放低；在同一喷射时刻下，当氢气的体积分数小于10％时，HC排放略有上升，当氢气的体积分数达到18％时，发动机HC排放与纯天然气排放水平相当；掺氢对NOx、CO和CO2排放影响不大．     

车用发动机燃用天然气与氢燃料的对比研究

日益严重的环境问题与能源危机促使人们不断加大对车用发动机替代燃料的研究力度,天然气与氢就是其中最受关注的两种替代燃料.本文对天然气与氢的基本燃烧特性分别进行了探讨,并着重分析比较了天然气与氢在车用发动机中的燃烧过程与排放特性,并对这两种替代燃料在车用发动机领域的应用前景进行了阐述.     

电沉积镍-储氢合金复合电极的析氢电催化性能

采用电沉积方法制备了镍-稀土储氢合金(Ni—AB5)复合电极，利用稳态极化曲线及电化学交流阻抗技术研究了该电极在28％KOH溶液中的析氢电催化性能，并用扫描电镜观测了电极的表面形貌．结果表明，与电沉积纯Ni电极相比，Ni—AB5复合电极具有较低的析氢过电位和电化学反应阻抗以及较大的交变电流密度和比表面积，在纯Ni及Ni—AB5电极上析氢反应的标准活化自由焓分别为74．2kJ／mol和39．8kJ／mol，即Ni—AB5复合电极表现出较高的析氢电催化活性．复合电极在碱性溶液中的析氢反应符合Volmer—Heyrovsky历程，电化学脱附为反应速度的控制步骤．     

AP1000严重事故下的氢气源项及消氢措施分析

 采用一体化严重事故分析工具,建立包括主热传输系统、专设安全设施、安全壳系统的AP1000的事故分析模型。根据AP1000概率安全评价选取典型事故序列,同时叠加相关安全系统失效的严重事故进程进行模拟,结果表明,中破口始发严重事故压力容器内会产生624kg的氢气,安全壳隔间有氢气燃烧的风险。同时,建立氢气控制系统模型,选取热段中破口始发(MB-LOCA)的严重事故序列,分析氢气控制系统的消氢效果,结果表明,氢气控制系统可以有效地将氢气浓度控制在安全限值以内,采用64个点火器叠加2个非能动氢气复合器(PARs)可以有效降低点火次数。     

天然气掺氢火花点火式发动机排放性能研究

在一台天然气掺氢的火花点火发动机上,研究了掺氢比和过量空气系数对发动机排放性能的影响.结果表明,在掺氢比一定时,过量空气系数对 HC、CO、Nox 和 CO2排放有较大的影响.在相同过量空气系数下,随着掺氢比的增加,HC 排放量有所降低,特别是稀燃下的 HC 排放量大幅降低.Nox排放量随掺氢比的增加而增加,而 CO2排放量随掺氢比的增加而减少.掺氢后,发动机的稀燃极限有所提高,稀燃条件下发动机的HC、CO、CO2 和 Nox的排放量比较低.     

高压氢气对金属材料断裂韧性的影响

基于应力诱导氢扩散理论、氢致键合力降低理论和线弹性断裂力学理论,提出了一个描述氢气对金属断裂韧性影响的数学模型,用于定量预测金属在氢气中的断裂韧性.结果表明,当已知金属在低压氢气中的断裂韧性时,利用所提出的模型可以外推出金属在高压氢气中的断裂韧性,从而避免了在高压氢气中测量金属断裂韧性所带来的危险性.同时,利用文献报道的几种金属材料在不同氢气压力下的断裂韧性试验值对模型进行验证发现,所建立的模型对预测金属在氢气中的断裂韧性具有较好的有效性.     

对聚氨酯中氢键强度分布的理论探讨

本文应用平衡热力学理论,时Coleman等人提出的氢键强度分布模型进行新的探讨。首次导出了能反映氢键强度分布的热力学方程.本文还进一步从导出的热力学方程出发,建立了计算氢键解离热焓和熵变化的公式.     

缸内直喷天然气/氢气混合燃料配合废气再循环的性能与排放

在一台天然气/氢气混合燃料的缸内直喷火花点火发动机上通过引入废气再循环(EGR)实验研究了EGR率、掺氢比及喷射时刻对发动机性能和排放的影响.结果表明:掺入氢气,在小EGR率时可以减小平均有效压力(BMEP)和有效热效率,在大EGR率时可以增加BMEP和有效热效率;BMEP随EGR率的增大而减小,有效热效率随EGR率的增大先减后增.NOx排放随EGR率的增大而下降,随掺氢比的增大而上升;HC排放随EGR的增大而上升,随掺氢比的增大而下降;CO排放与EGR率变化基本无关,随掺氢比的增大而上升.平均指示压力变动系数Cimep随EGR率的增加而增大,相比于早喷射,晚喷射时Cimep的增大趋势更为明显,此时掺氢可以有效降低Cimep.