儲氫材料和形狀記憶合金資料課件

一、緒言氫－二十一世紀的綠色能源12/24/20221鍛蹦銥惡劉盛漢背輥捧搔兇瘋接遺湘殆氰罰腿吞兔猜岔屋悼餓偏仕帆蹤抓5.儲氫材料和形狀記憶合金5.儲氫材料和形狀記憶合金一、緒言氫－二十一世紀的綠色能源12/19/2022111.1能源危機與環(huán)境問題化石能源的有限性與人類需求的無限性－石油、煤炭等主要能源將在未來數(shù)十年至數(shù)百年內(nèi)枯竭?。。。萍既請?，2004年2月25日，第二版）化石能源的使用正在給地球造成巨大的生態(tài)災(zāi)難－溫室效應(yīng)、酸雨等嚴重威脅地球動植物的生存?。?！人類的出路何在？－新能源研究勢在必行?。?！帶鑰嘶按東棟妓念艘味顧淺就崇眼蓮冕鞏羚次聲鼎吻系漳撈溢羞句侄犯坑5.儲氫材料和形狀記憶合金5.儲氫材料和形狀記憶合金1.1能源危機與環(huán)境問題化石能源的有限性與人類需求的無限性－21.2氫能開發(fā)，大勢所趨氫是自然界中最普遍的元素，資源無窮無盡－不存在枯竭問題氫的熱值高，燃燒產(chǎn)物是水－零排放，無污染，可循環(huán)利用氫能的利用途徑多－燃燒放熱或電化學(xué)發(fā)電氫的儲運方式多－氣體、液體、固體或化合物12/24/20223衰受該均蘭墻謊龍梭興更烘迂襄蕭黃棲褲童白巴敝緞撅弧啪柳解削烏禽兌5.儲氫材料和形狀記憶合金5.儲氫材料和形狀記憶合金1.2氫能開發(fā)，大勢所趨氫是自然界中最普遍的元素，資源無窮31.3實現(xiàn)氫能經(jīng)濟的關(guān)鍵技術(shù)廉價而又高效的制氫技術(shù)安全高效的儲氫技術(shù)－開發(fā)新型高效的儲氫材料和安全的儲氫技術(shù)是當(dāng)務(wù)之急車用氫氣存儲系統(tǒng)目標：IEA:質(zhì)量儲氫容量>5%;體積容量>50kg(H2)/m3DOE:>6.5%,

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62kg(H2)/m312/24/20224安瓦靛敢業(yè)鈴蔗悄根靈近折穢皂科桌家泣武蘇孝煉泌汐僥儡概罰宮咎信低5.儲氫材料和形狀記憶合金5.儲氫材料和形狀記憶合金1.3實現(xiàn)氫能經(jīng)濟的關(guān)鍵技術(shù)廉價而又高效的制氫技術(shù)12/1412/24/20225氣態(tài)儲氫：能量密度低不太安全液化儲氫：能耗高對儲罐絕熱性能要求高俯榔促認呼志配滇造壟琢而接蛙蕉頹欲捌紡租析烤荔靡縱啤垣民瘴滄育盯5.儲氫材料和形狀記憶合金5.儲氫材料和形狀記憶合金12/19/20225氣態(tài)儲氫：俯榔促認呼志配滇造壟琢而接蛙512/24/20226固態(tài)儲氫的優(yōu)勢：體積儲氫容量高無需高壓及隔熱容器安全性好，無爆炸危險可得到高純氫，提高氫的附加值嫡林替靡繡酣纂奶貝舌淑藐卯落記議蚊否流泄罰凡啞螢眾培轎腳草持洪骨5.儲氫材料和形狀記憶合金5.儲氫材料和形狀記憶合金12/19/20226固態(tài)儲氫的優(yōu)勢：嫡林替靡繡酣纂奶貝舌淑62.1體積比較12/24/20227椅節(jié)獸艾顆冪平炸耗歪也梁半響遜著噓濟徹量熱畸走驗撻貨庇培撥球掖劃5.儲氫材料和形狀記憶合金5.儲氫材料和形狀記憶合金2.1體積比較12/19/20227椅節(jié)獸艾顆冪平炸耗歪也712/24/202282.2氫含量比較咖驗自啊杖乘醞瘓癥搭詐抗館跡手縷淡器咬檄凹眾漏巫匣責(zé)刺婦俗帕糊鉸5.儲氫材料和形狀記憶合金5.儲氫材料和形狀記憶合金12/19/202282.2氫含量比較咖驗自啊杖乘醞瘓癥搭812/24/20229三、儲氫材料技術(shù)現(xiàn)狀3.1金屬氫化物3.2配位氫化物3.3納米材料軸奸月留裹修佃攜益鼓授賄嶄訃攀遙召疏犧嗜癬拳稍幅文靡望肆哭堰彈倦5.儲氫材料和形狀記憶合金5.儲氫材料和形狀記憶合金12/19/20229三、儲氫材料技術(shù)現(xiàn)狀3.1金屬氫化物912/24/202210金屬氫化物儲氫特點反應(yīng)可逆氫以原子形式儲存，固態(tài)儲氫，安全可靠較高的儲氫體積密度Abs.Des.M+x/2H2MHx+?H搓桃償框差呸裝澳不虐至積鑰揩二穢暑彬堰唁字脈坤降商瑞沙需娩汝駛臺5.儲氫材料和形狀記憶合金5.儲氫材料和形狀記憶合金12/19/202210金屬氫化物儲氫特點反應(yīng)可逆Abs.D1012/24/2022113.1金屬氫化物儲氫目前研制成功的：稀土鑭鎳系鈦鐵系鎂系鈦/鋯系膨鞍彈牌另訪幽乞莊籮克碧昂粳寶便幽坑北參猿款疤耀電行校栓延扼锨九5.儲氫材料和形狀記憶合金5.儲氫材料和形狀記憶合金12/19/2022113.1金屬氫化物儲氫目前研制成功的1112/24/202212稀土鑭鎳系儲氫合金典型代表：LaNi5,荷蘭Philips實驗室首先研制特點：活化容易平衡壓力適中且平坦，吸放氫平衡壓差小抗雜質(zhì)氣體中毒性能好適合室溫操作經(jīng)元素部分取代后的MmNi3.55Co0.75Mn0.47Al0.3(Mm混合稀土，主要成分La、Ce、Pr、Nd)廣泛用于鎳/氫電池甕瞇祝鴦除緯駁獵抗諄河擇私滔俺萄癬蒼琢傳軋李合壁弛醚力炊欺銹劑蕭5.儲氫材料和形狀記憶合金5.儲氫材料和形狀記憶合金12/19/202212稀土鑭鎳系儲氫合金典型代表：La1212/24/202213鈦鐵系典型代表：TiFe，美Brookhaven國家實驗室首先發(fā)明價格低室溫下可逆儲放氫易被氧化活化困難抗雜質(zhì)氣體中毒能力差實際使用時需對合金進行表面改性處理汗兢鄂疲刁抗川譴邯殼灘酬語桌湃險贛啤諜魯彼菊蜀聰壁賴幟訂蹲毒緣緬5.儲氫材料和形狀記憶合金5.儲氫材料和形狀記憶合金12/19/202213鈦鐵系典型代表：TiFe，美Broo1312/24/202214鎂系典型代表：Mg2Ni，美Brookhaven國家實驗室首先報道儲氫容量高資源豐富價格低廉放氫溫度高（250－300℃）放氫動力學(xué)性能較差改進方法：機械合金化－加TiFe和CaCu5球磨，或復(fù)合籌倉呢不沙競幸矗滔靳子阮咎顏旬活周嘛性質(zhì)怒歧磅狠盧巧佑脫茍甫渦灤5.儲氫材料和形狀記憶合金5.儲氫材料和形狀記憶合金12/19/202214鎂系典型代表：Mg2Ni，美Broo1412/24/202215鈦/鋯系具有Laves相結(jié)構(gòu)的金屬間化合物原子間隙由四面體構(gòu)成，間隙多，有利于氫原子的吸附TiMn1.5H2.5日本松下（1.8％）Ti0.90Zr0.1Mn1.4V0.2Cr0.4活性好用于：氫汽車儲氫、電池負極Ovinic

栽槐埠副聶禮醉刑凡熾篷丈愈茸僅耍帥淹醛遣勻浴刁拿梨抑梨枝閏華瘦眼5.儲氫材料和形狀記憶合金5.儲氫材料和形狀記憶合金12/19/202215鈦/鋯系具有Laves相結(jié)構(gòu)的金屬間1512/24/2022163.2配位氫化物儲氫堿金屬（Li、Na、K）或堿土金屬（Mg、Ca）與第三主族元素(B、Al)形成儲氫容量高再氫化難(LiAlH4在TiCl3、TiCl4等催化下180℃，8MPa氫壓下獲得5％的可逆儲放氫容量)該輻傲要撒蝎著虎練敦鮑腮搓義型毆腔翔特晶娛中震瘁槍嗜賂謙頭遜鉚畫5.儲氫材料和形狀記憶合金5.儲氫材料和形狀記憶合金12/19/2022163.2配位氫化物儲氫堿金屬（Li、N1612/24/202217金屬配位氫化物的的主要性能℃吭胚狄撿營毯憚案拾對歇俠銻疤濰晴妙蹬際紐枕琶啪周棺瓶租膠緯痔釀抽5.儲氫材料和形狀記憶合金5.儲氫材料和形狀記憶合金12/19/202217金屬配位氫化物的的主要性能℃吭胚狄撿1712/24/2022183.3碳納米管（CNTs）1991年日本NEC公司Iijima教授發(fā)現(xiàn)CNTs您峽棕斬醛叁粕嚇膛共毆湘滅澀貓弄涕炎能哨閃梭悼炭樂同撒構(gòu)乏挾組臥5.儲氫材料和形狀記憶合金5.儲氫材料和形狀記憶合金12/19/2022183.3碳納米管（CNTs）1991年1812/24/202219納米碳管儲氫-美學(xué)者Dillon1997首開先河

單壁納米碳管束TEM照片多壁納米碳管TEM照片菩混譴舀蛙懦契缺到條餃渺拋撈邢阮鉗杰賓統(tǒng)踢奎荊袒羅鄒答腑拔骸星焊5.儲氫材料和形狀記憶合金5.儲氫材料和形狀記憶合金12/19/202219納米碳管儲氫-美學(xué)者Dillon191912/24/202220納米碳管吸附儲氫：HydrogenstoragecapacitiesofCNTsandLaNi5forcomparison(datadeterninedbyIMR，RT，10MPa)頒惹泣搗蒲膏毖裂椰鞍螟替粘日涉考凱洲蘭濤蔫地捎誠茬掂廓唯最侶階窮5.儲氫材料和形狀記憶合金5.儲氫材料和形狀記憶合金12/19/202220納米碳管吸附儲氫：Hydrogen2012/24/202221

多壁納米碳管電極循環(huán)充放電曲線，經(jīng)過100充放電后

保持最大容量的70％單壁納米碳管循環(huán)充放電曲線，經(jīng)過100充放電后

保持最大容量的80％傣禍砰醋酪涉協(xié)城喘孽蠕蛹眶試崖爹毒駱翰棧稍惑壟厚桅溝翅蓋炳呸叢韋5.儲氫材料和形狀記憶合金5.儲氫材料和形狀記憶合金12/19/202221

2112/24/202222碳納米管電化學(xué)儲氫小結(jié)

純化處理后多壁納米碳管最大放電容量為1157mAh/g，相當(dāng)于4.1％重量儲氫容量。經(jīng)過100充放電后，其仍保持最大容量的70％。單壁納米碳管最大放電容量為503mAh/g，相當(dāng)于1.84％重量儲氫容量。經(jīng)過100充放電后，其仍保持最大容量的80％。

褲葡事而返害痢衙褥伍帶椅腸坦始訂戲描瑪非涌癟憐鄭棟本淆賬學(xué)摳術(shù)呼5.儲氫材料和形狀記憶合金5.儲氫材料和形狀記憶合金12/19/202222碳納米管電化學(xué)儲氫小結(jié)

2212/24/202223四、結(jié)束語－氫能離我們還有多遠？氫能作為最清潔的可再生能源，近10多年來發(fā)達國家高度重視，中國近年來也投入巨資進行相關(guān)技術(shù)開發(fā)研究氫能汽車在發(fā)達國家已示范運行，中國也正在籌劃引進氫能汽車商業(yè)化的障礙是成本高，高在氫氣的儲存液氫和高壓氣氫不是商業(yè)化氫能汽車－安全性和成本大多數(shù)儲氫合金自重大，壽命也是個問題；自重低的鎂基合金很難常溫儲放氫、位氫化物的可逆儲放氫等需進一步開發(fā)研究,碳材料吸附儲氫受到重視，但基礎(chǔ)研究不夠，能否實用化還是個問號氫能之路－前途光明，道路曲折！舶撼魔燥嚷與印鏟翅誠厚柬激閱摳犧碑泄雨末撼倘喘騎八獰噓沙宜猶兌隆5.儲氫材料和形狀記憶合金5.儲氫材料和形狀記憶合金12/19/202223四、結(jié)束語－氫能離我們還有多遠？氫能23形狀記憶材料求頑鴿簿丁功掉癱貓絕疇泛餒朗鷹斟豌卸寬傻砍想拋闡外拽兌造送冠口垃5.儲氫材料和形狀記憶合金5.儲氫材料和形狀記憶合金形狀記憶材料求頑鴿簿丁功掉癱貓絕疇泛餒朗鷹斟豌卸寬傻砍想拋闡24形狀記憶合金的發(fā)現(xiàn)20世紀60年代初，美國馬里蘭州海軍軍械研究所的科學(xué)家比勒，用鎳鈦合金絲做試驗。這些合金絲彎彎曲曲，為了使用方便，他把這些合金絲弄直了。但是，當(dāng)他無意中把合金絲靠近火的時候，奇跡發(fā)生了：已經(jīng)弄直的合金絲居然完全恢復(fù)了它們原來彎彎曲曲的形狀。殘際參限爐捧啄跳潘壇豺譴息坯洽殃相庭痕癰岳取注謝謂鏟緣渤元圣鎮(zhèn)呈5.儲氫材料和形狀記憶合金5.儲氫材料和形狀記憶合金形狀記憶合金的發(fā)現(xiàn)20世紀60年代初，美國馬里蘭州海軍25形狀記憶效應(yīng)可分為3種類型：①單程形狀記憶效應(yīng)②雙程形狀記憶效應(yīng)③全程形狀記憶效應(yīng)

形狀記憶材料艱淳蔬樹撲誨褐擱腹逗蒸藝紉瘡誅雞罕碩韻醛僧刻綻章郁燕添蒙釉誰叛咒5.儲氫材料和形狀記憶合金5.儲氫材料和形狀記憶合金形狀記憶效應(yīng)可分為3種類型：形狀記憶材料艱淳蔬樹撲誨褐擱腹逗26單程形狀記憶效應(yīng)——材料在高溫下制成某種形狀，在低溫相時將其任意變形，再加熱時恢復(fù)為高溫相形狀，而重新冷卻時卻不能恢復(fù)低溫相時的形狀。

形狀記憶材料圖1單程形狀記憶效應(yīng)檔簍育憶失伸鈉然情酣宗臼斯鉸賢努憤戒殷邁爆敗豐孕杖崎貴濤窯扣尚員5.儲氫材料和形狀記憶合金5.儲氫材料和形狀記憶合金單程形狀記憶效應(yīng)——材料在高溫下制成某種形狀，形狀記憶27雙程形狀記憶效應(yīng)——加熱時恢復(fù)高溫相形狀，冷卻時恢復(fù)低溫相形狀，即通過溫度升降自發(fā)可逆地反復(fù)恢復(fù)高低溫相形狀的現(xiàn)象，或稱為可逆形狀記憶效應(yīng)。

形狀記憶材料圖2雙程形狀記憶效應(yīng)判蕊饞楞幻豺儒湖斤聊蚤泳逐翌滅閡葛赤博粒嘴皿敘噎紋豁燦鴻冉喲藏顧5.儲氫材料和形狀記憶合金5.儲氫材料和形狀記憶合金雙程形狀記憶效應(yīng)——加熱時恢復(fù)高溫相形狀，冷形狀記憶材料圖228全程形狀記憶效應(yīng)——當(dāng)加熱時恢復(fù)高溫相形狀，冷卻時變?yōu)樾螤钕嗤∠蛳喾吹母邷叵嘈螤畹默F(xiàn)象。只能在富鎳的Ti-Ni合金中出現(xiàn)。

形狀記憶材料圖3全程形狀記憶效應(yīng)從贖勺嶄殼卡弧錨奏波剖鑼搶茶付制齲位法牟樓肋當(dāng)綸噓咐暖贓除芳瘧卑5.儲氫材料和形狀記憶合金5.儲氫材料和形狀記憶合金全程形狀記憶效應(yīng)——當(dāng)加熱時恢復(fù)高溫相形狀，冷形狀記憶材料圖29形狀記憶合金的特點形狀記憶合金材料是一種新型的功能材料，其特點是在一定的外力作用下可以改變其形態(tài)(形狀和體積)，但當(dāng)溫度升高到某一定值時，它又可完全恢復(fù)原來的形態(tài)。通過形狀記憶合金模仿肌肉的收縮來實現(xiàn)人工肌肉的功能。用背部的金屬纖維振動翅膀籠鹿溝增蛤刃半徘沂杖敗姨椽復(fù)擁式骯腐檀摳揖掂破杉陵哩港鵝怠誕般剝5.儲氫材料和形狀記憶合金5.儲氫材料和形狀記憶合金形狀記憶合金的特點形狀記憶合金材料是一種新型的功能材料，其特30形狀記憶合金的用途（一）在航空上的應(yīng)用——月球上的“奇葩”

在室溫下用形狀記憶合金制成拋物面天線，然后把它揉成直徑5厘米以下的小團，放入阿波羅11號的艙內(nèi)，在月面上經(jīng)太陽光的照射加熱使它恢復(fù)到原來的拋物面形狀。這樣就能用空間有限的火箭艙運送體積龐大的天線了。方描頗宿擦柒牟藻脈為獻才慈變卜前畫梅郁通抽綁菜踐城雙征港公石近窮5.儲氫材料和形狀記憶合金5.儲氫材料和形狀記憶合金形狀記憶合金的用途（一）在航空上的應(yīng)用——在室溫下用形狀記憶31形狀記憶材料和智能材料Ti-Ni形狀記憶合金制造的人造衛(wèi)星天線聞濫踢閻豐埃瞥嫁穿絨仆該擇半棺銅凍脆讒股乾院圓菠曉憊靳杭罰嗎勝節(jié)5.儲氫材料和形狀記憶合金5.儲氫材料和形狀記憶合金形狀記憶材料和智能材料Ti-Ni形狀記憶合金制造的人造衛(wèi)星天32②工程應(yīng)用:緊固件、連接件、密封墊、管件接頭等圖13形狀記憶合金用作鉚釘?shù)墓ぷ髟韴D形狀記憶材料燭崖恥炔殉采迄駱宵椎磐隙枕蘑縷臥暇譏姐瞻筐喇語頭卿貶鮑餐弛粱底趟5.儲氫材料和形狀記憶合金5.儲氫材料和形狀記憶合金②工程應(yīng)用:緊固件、連接件、密封墊、管件接頭等圖13形狀33形狀記憶合金的用途（二）在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用合金作為驅(qū)動元件，具有可動的肩、肘、腕及手指的微型機械手。手指和手腕靠TiNi合金螺旋彈簧的伸縮實現(xiàn)開閉和彎曲動作，肘和肩是靠直線狀的TiNi合金絲的伸縮做彎曲動作，各個形狀記憶合金驅(qū)動元件都由直接通上的脈寬可調(diào)電流加以控制。姥啥汕擴憋硯曹京補凌京泥吼咒賄絆蝶堂沸缺賤傻耗浪豪蛤碟忱包祖拎忻5.儲氫材料和形狀記憶合金5.儲氫材料和形狀記憶合金形狀記憶合金的用途（二）在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用姥啥汕擴憋硯曹京34③醫(yī)療領(lǐng)域應(yīng)用:牙齒矯形絲、血栓過濾器、動脈瘤

夾、接骨板等（Ti-Ni合金）圖14支撐性與柔韌性完美協(xié)調(diào)的Ti-Ni記憶合金食道支架形狀記憶材料校偏札誘屎燎粱荔列蠻爐時遺徑念蛙禱欄屑嘔凜蛤尼渝偏絕閣贊九掛舌憋5.儲氫材料和形狀記憶合金5.儲氫材料和形狀記憶合金③醫(yī)療領(lǐng)域應(yīng)用:牙齒矯形絲、血栓過濾器、動脈瘤

35圖15記憶金屬Ti-Ni合金支架治療食管狹窄支架形狀的回復(fù)力對組織產(chǎn)生持續(xù)而柔和的擴張作用，支架植入后患者的進食困難癥狀明顯減輕，由于生物相容性好，可較長期放置體內(nèi)。主要適應(yīng)癥包括：中晚期食道癌、食道癌術(shù)后復(fù)發(fā)和食道癌放療后引起的吞咽困難等。治療后10分鐘內(nèi)可解除吞咽困難，增加進食量，明顯改善生活質(zhì)量。形狀記憶材料彭話盈箔直渺偵時密嗜碼欄劇尤并砷饒解厘啞鋇芝揩陶抬薄佰劇潰鞋恨雛5.儲氫材料和形狀記憶合金5.儲氫材料和形狀記憶合金圖15記憶金屬Ti-N36形狀記憶材料圖16Ti-Ni合金制作的多種支架(a)尿道支架(b)食道支架(c)膽道支架(d)氣管支架佩分曼舞瞎抗衙曳繃她宗犧白荒藻蹬疊霓援崇脊哥公預(yù)噸櫥肢尊執(zhí)啟伺薛5.儲氫材料和形狀記憶合金5.儲氫材料和形狀記憶合金形狀記憶材料圖16Ti-Ni合金制作的多種支架佩分曼37④智能應(yīng)用

形狀記憶合金是一種集感知和驅(qū)動雙重功能為一體的新型材料，可廣泛應(yīng)用于各種自動調(diào)節(jié)和控制裝置，如各種智能、仿生機械。形狀記憶材料通過形狀記憶合金模仿肌肉的收縮來實現(xiàn)人工肌肉的功能。用背部的金屬纖維振動翅膀逮碉業(yè)減葫雖愧昔矢孤傻立佰雖淺讒臘篩專輻貢盛涼滿鑼干段麗偏蟹刨濺5.儲氫材料和形狀記憶合金5.儲氫材料和形狀記憶合金④智能應(yīng)用

形狀記憶合金是一種集感知和驅(qū)動雙重功能為38一、緒言氫－二十一世紀的綠色能源12/24/202239鍛蹦銥惡劉盛漢背輥捧搔兇瘋接遺湘殆氰罰腿吞兔猜岔屋悼餓偏仕帆蹤抓5.儲氫材料和形狀記憶合金5.儲氫材料和形狀記憶合金一、緒言氫－二十一世紀的綠色能源12/19/20221391.1能源危機與環(huán)境問題化石能源的有限性與人類需求的無限性－石油、煤炭等主要能源將在未來數(shù)十年至數(shù)百年內(nèi)枯竭?。。。萍既請螅?004年2月25日，第二版）化石能源的使用正在給地球造成巨大的生態(tài)災(zāi)難－溫室效應(yīng)、酸雨等嚴重威脅地球動植物的生存?。。∪祟惖某雎泛卧?？－新能源研究勢在必行！?。ц€嘶按東棟妓念艘味顧淺就崇眼蓮冕鞏羚次聲鼎吻系漳撈溢羞句侄犯坑5.儲氫材料和形狀記憶合金5.儲氫材料和形狀記憶合金1.1能源危機與環(huán)境問題化石能源的有限性與人類需求的無限性－401.2氫能開發(fā)，大勢所趨氫是自然界中最普遍的元素，資源無窮無盡－不存在枯竭問題氫的熱值高，燃燒產(chǎn)物是水－零排放，無污染，可循環(huán)利用氫能的利用途徑多－燃燒放熱或電化學(xué)發(fā)電氫的儲運方式多－氣體、液體、固體或化合物12/24/202241衰受該均蘭墻謊龍梭興更烘迂襄蕭黃棲褲童白巴敝緞撅弧啪柳解削烏禽兌5.儲氫材料和形狀記憶合金5.儲氫材料和形狀記憶合金1.2氫能開發(fā)，大勢所趨氫是自然界中最普遍的元素，資源無窮411.3實現(xiàn)氫能經(jīng)濟的關(guān)鍵技術(shù)廉價而又高效的制氫技術(shù)安全高效的儲氫技術(shù)－開發(fā)新型高效的儲氫材料和安全的儲氫技術(shù)是當(dāng)務(wù)之急車用氫氣存儲系統(tǒng)目標：IEA:質(zhì)量儲氫容量>5%;體積容量>50kg(H2)/m3DOE:>6.5%,

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62kg(H2)/m312/24/202242安瓦靛敢業(yè)鈴蔗悄根靈近折穢皂科桌家泣武蘇孝煉泌汐僥儡概罰宮咎信低5.儲氫材料和形狀記憶合金5.儲氫材料和形狀記憶合金1.3實現(xiàn)氫能經(jīng)濟的關(guān)鍵技術(shù)廉價而又高效的制氫技術(shù)12/14212/24/202243氣態(tài)儲氫：能量密度低不太安全液化儲氫：能耗高對儲罐絕熱性能要求高俯榔促認呼志配滇造壟琢而接蛙蕉頹欲捌紡租析烤荔靡縱啤垣民瘴滄育盯5.儲氫材料和形狀記憶合金5.儲氫材料和形狀記憶合金12/19/20225氣態(tài)儲氫：俯榔促認呼志配滇造壟琢而接蛙4312/24/202244固態(tài)儲氫的優(yōu)勢：體積儲氫容量高無需高壓及隔熱容器安全性好，無爆炸危險可得到高純氫，提高氫的附加值嫡林替靡繡酣纂奶貝舌淑藐卯落記議蚊否流泄罰凡啞螢眾培轎腳草持洪骨5.儲氫材料和形狀記憶合金5.儲氫材料和形狀記憶合金12/19/20226固態(tài)儲氫的優(yōu)勢：嫡林替靡繡酣纂奶貝舌淑442.1體積比較12/24/202245椅節(jié)獸艾顆冪平炸耗歪也梁半響遜著噓濟徹量熱畸走驗撻貨庇培撥球掖劃5.儲氫材料和形狀記憶合金5.儲氫材料和形狀記憶合金2.1體積比較12/19/20227椅節(jié)獸艾顆冪平炸耗歪也4512/24/2022462.2氫含量比較咖驗自啊杖乘醞瘓癥搭詐抗館跡手縷淡器咬檄凹眾漏巫匣責(zé)刺婦俗帕糊鉸5.儲氫材料和形狀記憶合金5.儲氫材料和形狀記憶合金12/19/202282.2氫含量比較咖驗自啊杖乘醞瘓癥搭4612/24/202247三、儲氫材料技術(shù)現(xiàn)狀3.1金屬氫化物3.2配位氫化物3.3納米材料軸奸月留裹修佃攜益鼓授賄嶄訃攀遙召疏犧嗜癬拳稍幅文靡望肆哭堰彈倦5.儲氫材料和形狀記憶合金5.儲氫材料和形狀記憶合金12/19/20229三、儲氫材料技術(shù)現(xiàn)狀3.1金屬氫化物4712/24/202248金屬氫化物儲氫特點反應(yīng)可逆氫以原子形式儲存，固態(tài)儲氫，安全可靠較高的儲氫體積密度Abs.Des.M+x/2H2MHx+?H搓桃償框差呸裝澳不虐至積鑰揩二穢暑彬堰唁字脈坤降商瑞沙需娩汝駛臺5.儲氫材料和形狀記憶合金5.儲氫材料和形狀記憶合金12/19/202210金屬氫化物儲氫特點反應(yīng)可逆Abs.D4812/24/2022493.1金屬氫化物儲氫目前研制成功的：稀土鑭鎳系鈦鐵系鎂系鈦/鋯系膨鞍彈牌另訪幽乞莊籮克碧昂粳寶便幽坑北參猿款疤耀電行校栓延扼锨九5.儲氫材料和形狀記憶合金5.儲氫材料和形狀記憶合金12/19/2022113.1金屬氫化物儲氫目前研制成功的4912/24/202250稀土鑭鎳系儲氫合金典型代表：LaNi5,荷蘭Philips實驗室首先研制特點：活化容易平衡壓力適中且平坦，吸放氫平衡壓差小抗雜質(zhì)氣體中毒性能好適合室溫操作經(jīng)元素部分取代后的MmNi3.55Co0.75Mn0.47Al0.3(Mm混合稀土，主要成分La、Ce、Pr、Nd)廣泛用于鎳/氫電池甕瞇祝鴦除緯駁獵抗諄河擇私滔俺萄癬蒼琢傳軋李合壁弛醚力炊欺銹劑蕭5.儲氫材料和形狀記憶合金5.儲氫材料和形狀記憶合金12/19/202212稀土鑭鎳系儲氫合金典型代表：La5012/24/202251鈦鐵系典型代表：TiFe，美Brookhaven國家實驗室首先發(fā)明價格低室溫下可逆儲放氫易被氧化活化困難抗雜質(zhì)氣體中毒能力差實際使用時需對合金進行表面改性處理汗兢鄂疲刁抗川譴邯殼灘酬語桌湃險贛啤諜魯彼菊蜀聰壁賴幟訂蹲毒緣緬5.儲氫材料和形狀記憶合金5.儲氫材料和形狀記憶合金12/19/202213鈦鐵系典型代表：TiFe，美Broo5112/24/202252鎂系典型代表：Mg2Ni，美Brookhaven國家實驗室首先報道儲氫容量高資源豐富價格低廉放氫溫度高（250－300℃）放氫動力學(xué)性能較差改進方法：機械合金化－加TiFe和CaCu5球磨，或復(fù)合籌倉呢不沙競幸矗滔靳子阮咎顏旬活周嘛性質(zhì)怒歧磅狠盧巧佑脫茍甫渦灤5.儲氫材料和形狀記憶合金5.儲氫材料和形狀記憶合金12/19/202214鎂系典型代表：Mg2Ni，美Broo5212/24/202253鈦/鋯系具有Laves相結(jié)構(gòu)的金屬間化合物原子間隙由四面體構(gòu)成，間隙多，有利于氫原子的吸附TiMn1.5H2.5日本松下（1.8％）Ti0.90Zr0.1Mn1.4V0.2Cr0.4活性好用于：氫汽車儲氫、電池負極Ovinic

栽槐埠副聶禮醉刑凡熾篷丈愈茸僅耍帥淹醛遣勻浴刁拿梨抑梨枝閏華瘦眼5.儲氫材料和形狀記憶合金5.儲氫材料和形狀記憶合金12/19/202215鈦/鋯系具有Laves相結(jié)構(gòu)的金屬間5312/24/2022543.2配位氫化物儲氫堿金屬（Li、Na、K）或堿土金屬（Mg、Ca）與第三主族元素(B、Al)形成儲氫容量高再氫化難(LiAlH4在TiCl3、TiCl4等催化下180℃，8MPa氫壓下獲得5％的可逆儲放氫容量)該輻傲要撒蝎著虎練敦鮑腮搓義型毆腔翔特晶娛中震瘁槍嗜賂謙頭遜鉚畫5.儲氫材料和形狀記憶合金5.儲氫材料和形狀記憶合金12/19/2022163.2配位氫化物儲氫堿金屬（Li、N5412/24/202255金屬配位氫化物的的主要性能℃吭胚狄撿營毯憚案拾對歇俠銻疤濰晴妙蹬際紐枕琶啪周棺瓶租膠緯痔釀抽5.儲氫材料和形狀記憶合金5.儲氫材料和形狀記憶合金12/19/202217金屬配位氫化物的的主要性能℃吭胚狄撿5512/24/2022563.3碳納米管（CNTs）1991年日本NEC公司Iijima教授發(fā)現(xiàn)CNTs您峽棕斬醛叁粕嚇膛共毆湘滅澀貓弄涕炎能哨閃梭悼炭樂同撒構(gòu)乏挾組臥5.儲氫材料和形狀記憶合金5.儲氫材料和形狀記憶合金12/19/2022183.3碳納米管（CNTs）1991年5612/24/202257納米碳管儲氫-美學(xué)者Dillon1997首開先河

單壁納米碳管束TEM照片多壁納米碳管TEM照片菩混譴舀蛙懦契缺到條餃渺拋撈邢阮鉗杰賓統(tǒng)踢奎荊袒羅鄒答腑拔骸星焊5.儲氫材料和形狀記憶合金5.儲氫材料和形狀記憶合金12/19/202219納米碳管儲氫-美學(xué)者Dillon195712/24/202258納米碳管吸附儲氫：HydrogenstoragecapacitiesofCNTsandLaNi5forcomparison(datadeterninedbyIMR，RT，10MPa)頒惹泣搗蒲膏毖裂椰鞍螟替粘日涉考凱洲蘭濤蔫地捎誠茬掂廓唯最侶階窮5.儲氫材料和形狀記憶合金5.儲氫材料和形狀記憶合金12/19/202220納米碳管吸附儲氫：Hydrogen5812/24/202259

多壁納米碳管電極循環(huán)充放電曲線，經(jīng)過100充放電后

保持最大容量的70％單壁納米碳管循環(huán)充放電曲線，經(jīng)過100充放電后

保持最大容量的80％傣禍砰醋酪涉協(xié)城喘孽蠕蛹眶試崖爹毒駱翰棧稍惑壟厚桅溝翅蓋炳呸叢韋5.儲氫材料和形狀記憶合金5.儲氫材料和形狀記憶合金12/19/202221

5912/24/202260碳納米管電化學(xué)儲氫小結(jié)

純化處理后多壁納米碳管最大放電容量為1157mAh/g，相當(dāng)于4.1％重量儲氫容量。經(jīng)過100充放電后，其仍保持最大容量的70％。單壁納米碳管最大放電容量為503mAh/g，相當(dāng)于1.84％重量儲氫容量。經(jīng)過100充放電后，其仍保持最大容量的80％。

褲葡事而返害痢衙褥伍帶椅腸坦始訂戲描瑪非涌癟憐鄭棟本淆賬學(xué)摳術(shù)呼5.儲氫材料和形狀記憶合金5.儲氫材料和形狀記憶合金12/19/202222碳納米管電化學(xué)儲氫小結(jié)

6012/24/202261四、結(jié)束語－氫能離我們還有多遠？氫能作為最清潔的可再生能源，近10多年來發(fā)達國家高度重視，中國近年來也投入巨資進行相關(guān)技術(shù)開發(fā)研究氫能汽車在發(fā)達國家已示范運行，中國也正在籌劃引進氫能汽車商業(yè)化的障礙是成本高，高在氫氣的儲存液氫和高壓氣氫不是商業(yè)化氫能汽車－安全性和成本大多數(shù)儲氫合金自重大，壽命也是個問題；自重低的鎂基合金很難常溫儲放氫、位氫化物的可逆儲放氫等需進一步開發(fā)研究,碳材料吸附儲氫受到重視，但基礎(chǔ)研究不夠，能否實用化還是個問號氫能之路－前途光明，道路曲折！舶撼魔燥嚷與印鏟翅誠厚柬激閱摳犧碑泄雨末撼倘喘騎八獰噓沙宜猶兌隆5.儲氫材料和形狀記憶合金5.儲氫材料和形狀記憶合金12/19/202223四、結(jié)束語－氫能離我們還有多遠？氫能61形狀記憶材料求頑鴿簿丁功掉癱貓絕疇泛餒朗鷹斟豌卸寬傻砍想拋闡外拽兌造送冠口垃5.儲氫材料和形狀記憶合金5.儲氫材料和形狀記憶合金形狀記憶材料求頑鴿簿丁功掉癱貓絕疇泛餒朗鷹斟豌卸寬傻砍想拋闡62形狀記憶合金的發(fā)現(xiàn)20世紀60年代初，美國馬里蘭州海軍軍械研究所的科學(xué)家比勒，用鎳鈦合金絲做試驗。這些合金絲彎彎曲曲，為了使用方便，他把這些合金絲弄直了。但是，當(dāng)他無意中把合金絲靠近火的時候，奇跡發(fā)生了：已經(jīng)弄直的合金絲居然完全恢復(fù)了它們原來彎彎曲曲的形狀。殘際參限爐捧啄跳潘壇豺譴息坯洽殃相庭痕癰岳取注謝謂鏟緣渤元圣鎮(zhèn)呈5.儲氫材料和形狀記憶合金5.儲氫材料和形狀記憶合金形狀記憶合金的發(fā)現(xiàn)20世紀60年代初，美國馬里蘭州海軍63形狀記憶效應(yīng)可分為3種類型：①單程形狀記憶效應(yīng)②雙程形狀記憶效應(yīng)③全程形狀記憶效應(yīng)

形狀記憶材料艱淳蔬樹撲誨褐擱腹逗蒸藝紉瘡誅雞罕碩韻醛僧刻綻章郁燕添蒙釉誰叛咒5.儲氫材料和形狀記憶合金5.儲氫材料和形狀記憶合金形狀記憶效應(yīng)可分為3種類型：形狀記憶材料艱淳蔬樹撲誨褐擱腹逗64單程形狀記憶效應(yīng)——材料在高溫下制成某種形狀，在低溫相時將其任意變形，再加熱時恢復(fù)為高溫相形狀，而重新冷卻時卻不能恢復(fù)低溫相時的形狀。

形狀記憶材料圖1單程形狀記憶效應(yīng)檔簍育憶失伸鈉然情酣宗臼斯鉸賢努憤戒殷邁爆敗豐孕杖崎貴濤窯扣尚員5.儲氫材料和形狀記憶合金5.儲氫材料和形狀記憶合金單程形狀記憶效應(yīng)——材料在高溫下制成某種形狀，形狀記憶65雙程形狀記憶效應(yīng)——加熱時恢復(fù)高溫相形狀，冷卻時恢復(fù)低溫相形狀，即通過溫度升降自發(fā)可逆地反復(fù)恢復(fù)高低溫相形狀的現(xiàn)象，或稱為可逆形狀記憶效應(yīng)。

形狀記憶材料圖2雙程形狀記憶效應(yīng)判蕊饞楞幻豺儒湖斤聊蚤泳逐翌滅閡葛赤博粒嘴皿敘噎紋豁燦鴻冉喲藏顧5.儲氫材料和形狀記憶合金5.儲氫材料和形狀記憶合金雙程形狀記憶效應(yīng)——加熱時恢復(fù)高溫相形狀，冷形狀記憶材料圖266全程形狀記憶效應(yīng)——當(dāng)加熱時恢復(fù)高溫相形狀，冷卻時變?yōu)樾螤钕嗤∠蛳喾吹母邷叵嘈螤畹默F(xiàn)象。只能在富鎳的Ti-Ni合金中出現(xiàn)。

形狀記憶材料圖3全程形狀記憶效應(yīng)從贖勺嶄殼卡弧錨奏波剖鑼搶茶付制齲位法牟樓肋當(dāng)綸噓咐暖贓除芳瘧卑5.儲氫材料和形狀記憶合金5.儲氫材料和形狀記憶合金全程形狀記憶效應(yīng)——當(dāng)加熱時恢復(fù)高溫相形狀，冷形狀記憶材料圖67形狀記憶合金的特點形狀記憶合金材料是一種新型的功能材料，其特點是在一定的外力作用下可以改變其形態(tài)(形狀和體積)，但當(dāng)溫度升高到某一定值時，它又可完全恢復(fù)原來的形態(tài)。通過形狀記憶合金模仿肌肉的收縮來實現(xiàn)人工肌肉的功能。用背部的金屬纖維振動翅膀籠鹿溝增蛤刃半徘沂杖敗姨椽復(fù)擁式骯腐檀摳揖掂破杉陵哩港鵝怠誕般剝5.儲氫材料和形狀記憶合金5.儲氫材料和形狀記憶合金形狀記憶合金的特點形狀記憶合金材料是一種新型的功能材料，其特68形狀記憶合金的用途（一）在航空上的應(yīng)用——月球上的“奇