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新型稀土储氢合金研究取得进展

日期: 2022-05-05
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来源:中国科学报


近日,记者从中国科学院过程工程研究所(以下简称过程工程所)获悉,该所科研人员在新型稀土储氢合金的低温高效储放氢研发方面取得进展。基于这一成果,研究人员将开发的稀土储氢合金,应用于一款新型手持轻量储氢火炬,日前已成功点火。
储氢合金是一种在较低温度(室温-90 oC)下可吸放氢气的功能材料和能源材料,具有体积储氢密度高、安全性高、易操作等特点,是高效储氢的一种重要技术途径。然而,由于材料结构的限制,当前储氢材料存在低温下放氢难、结构易偏析、循环稳定性差等难题。
针对上述难题,过程工程所离子液体与低碳能源研究团队开发出一种体心立方型合金,并在其中引入稀土元素以提高合金的动力学性能及活化性能,并且避免合金相结构偏析。研究团队通过亲氢元素配比调整、合成工艺优化等技术手段获得了一种新的稀土储氢合金,实现了储氢压力低、体积储氢密度大、放氢速率快、循环稳定性高等性能。
据团队成员陈庆军介绍:“该材料充氢压力小于5 兆帕,远低于高压储氢压力的35及70 兆帕。同时,储氢质量密度高达百分之3.8,低温有效放氢密度达到百分之2.8。”
“稀土元素的加入犹如食品加工中的增色添香,起到了提高合金储放氢性能、室温活化能力及循环稳定性的作用。”团队成员王昊表示。
为验证新型稀土储氢合金的储放氢性能,研究人员选取具有严苛制约条件的轻量化手持火炬为现实应用场景。在该场景下,为提高研发的稀土储氢合金放氢速率,研究人员还创新性地开发了高比能锂电供热系统。团队成员刘艳荣介绍,“该储氢火炬的氢气气速每分钟高于18 升,续航时间大于8分钟,且循环储放氢多次,火焰高度及时长无明显衰减,储氢合金性能处于领先水平。”
目前,研究团队围绕火炬储氢合金研制中的科学技术问题,已取得多项专利和论文成果。据了解,该储氢合金及其在手持轻量火炬应用的研制工作获科技部“科技冬奥”专项支持。2022年3月,北京2022年冬奥会和冬残奥会组织委员会火炬传递专项团队向中科院过程工程所发来感谢信,对研究团队工作予以充分肯定。
相关研究成果有望进一步在氢能车及船舶、加氢站、规模储氢等领域开展应用。



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