[01766015]氢能材料及其应用研究

该项目主要围绕交通运输领域的应用开展镍金属氢化物电池贮氢电极材料和贮氢材料的研究开发工作。1．关于镁基非晶合金材料：镁基合金作为电化学应用方面的电极材料研究起步较晚，虽然理论容量很高，但是实际的吸放氢容量极低。将镁基合金非晶化，可以极大地提高镁基合金的电化学吸放氢能力。因此非晶镁基合金的开发研究是作为远期的、未来的火容量电极材料的储备材料。该项目采用机械合金化的研究路线制备非晶合金，深入细致地研究了镁基非品制备工艺参数对合金的形成、组织结构等方面的影响规律，首次观察到了机械研磨过程中Mg<,2>Ni相的fcc转变；计算了二元及三元镁基非品合金的形成范围，并与试验结果进行了很好的对比，这可用于进一步指导多元合金的制备工作，具有理论上的创新。在合金电极的电化学性能方面，研究了合金成分、结构、制备工艺参数、非晶化程度、电极制备工艺参数等对其电化学性能的影响；研究了不同元素合金化对电极容量及循环寿命的影响规律，提出了镁基非晶合金的合金化准则。以上工作为进一步改进镁基非晶合金的电化学性能提供了重要的理论依据。2．关于AB<,2>(AB<,5>)型贮氢材料：该项目研究重点集中于开发具有自主知识产权和优良性能价格比的系列合金。开发的AB<,2>型(Zr-Cr-Ni-Mn-V系)贮氢合金其电化学容量达320mAh/g，AB<,5>型(La-Ni-Co-Mn-Al-Ti系)合金其容量为310mAh/g。生产的AA型镍氢化物电池容量达剑1200mAh。材料成本大约为市售贮氢材料的85％-90％，已形成批量生产能力。3．关于贮氢合金的表面处理方面：该项目在合金化研究的基础上，进一步采用表面微型包覆处理提高和改善AB<,5>型贮氢材料活化性能和循环稳定性的研究工作。经过表面包覆Ni-P处理后，能明显提高合金电极的充放电循环稳定性，并且发现随着合金包覆量的增加电极的循环稳定性提高。以形成稳定处理包覆工艺，用于贮氢材料的实际生产。此外还研究了机械研磨、HF处理、KOH处理对改善AB<,2>贮氢材料活化性能的作川，在国内外首次提出了复合活化处理工艺，人人地改善了AB<,2>型贮氢材料的活化性能。4．关于薄膜贮氢材料：首次采用金属离子束增强沉积工艺制备镁基贮氢薄膜，结果表明金属离子束增强沉积是制备纳米结构镁镍贮氢合金薄膜的有效方法，获得具有纳米结构的镁镍合金并表现出较好的吸放氢容量和循环稳定性，但其吸放氢容量有待进一步提高，这为微型电池的应用开辟了途径。应用范围：交通运输领域。生产使用条件：市场及经济效益预测：通过该项目的研究工作，除在应用基础理论方面取得了一批有重要参考价值的成果外，在开发具有自主知识产权和优良性能价格比的系列合金方面，以及贮氢合金活化工艺方面均取得了较大的突破。有关技术的专利申请工作正在进行。该项目开发的AB<,2>型贮氢合金粉末，其电化学容量达320mAh/g；AB<,5>型合金粉末，容量为310mAh/g。电化学性能与市售材料相当，成本大约为市售贮氢材料的85％-90％，已形成小批量生产能力。用AB<,5>型合金粉末制备的小型AA二次电池，容量为1200mAh。随着可持续经济的发展，具有洁净无污染、储量丰富的氢能将是21世纪最重要的二次能源之一。氢能的利用与电能将有同样重要的地位和作用。作为在氢能利用、能量贮存运输和能量转换中起着决定性作用的贮氢金属材料，将具有广阔的应用前景。例如，利用贮氢材料的无污染的燃氢汽车、燃氢(加氢燃油)船舶和电动汽车解决汽车尾气和船舶尾气导致的环境污染；电动汽车动力电源、舰船及航标、灯塔电源作为铅酸电池和镍镉电池的升级换代产品，都具有广阔的应用前景。该项目技术的推广应用也将具有重大的社会经济效益。已使用推广情况：研制的AB<,5>型合金试生产的从型镍氢电池，容量达到1200mAh，可以批量生产，具有广阔的应用前景。