稀土的應(yīng)用(一)

1、稀土的應(yīng)用（一）,1）稀土玻璃陶瓷材料,A）稀土玻璃陶瓷既是工業(yè)和生活的傳統(tǒng)基礎(chǔ)材料，又是高科技領(lǐng)域的主要成員。B）我國(guó)玻璃與陶瓷工業(yè)中的稀土應(yīng)用量自1988年以來(lái)平均以25%的速度遞增，1998年已達(dá)約1600噸。C）2003年我國(guó)在玻璃陶瓷領(lǐng)域應(yīng)用增長(zhǎng)了1倍，稀土應(yīng)用量在6000噸以上，占國(guó)內(nèi)稀土應(yīng)用總量的20.3%。,19902003年我國(guó)稀土在玻璃陶瓷工業(yè)中的消費(fèi)量（REO，噸）,稀土在玻璃工業(yè)中被用作澄清劑、添加劑、脫色劑、著色劑和拋光粉，起著其他元素不可替代的作用。利用一些稀土元素的高折射、低色散性能特點(diǎn)，可生產(chǎn)光學(xué)玻璃，用于制造高級(jí)照相機(jī)、攝像機(jī)、望遠(yuǎn)鏡等高級(jí)光學(xué)儀器的鏡頭；利用

2、一些稀土元素的防輻射特性，可生產(chǎn)防輻射玻璃。,稀土光學(xué)玻璃,玻璃制造已有五千多年的歷史。光學(xué)玻璃的生產(chǎn)也有近二百年的歷史。而稀土元素應(yīng)用于玻璃制造中卻只有近百年的歷史。,漂亮的玻璃制品,稀土在光學(xué)玻璃中的主要作用,（1）稀土拋光作用稀土拋光粉具有拋光速度快、光潔度高和使用壽命長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)，與傳統(tǒng)拋光粉鐵紅粉相比，不污染環(huán)境。用氧化鈰拋光粉拋光透鏡，一分鐘可以完成用氧化鐵拋光粉的3060分鐘工作量，所以，稀土拋光粉具有用量少、拋光速度快以及拋光效率高的優(yōu)點(diǎn)。而且能改變拋光質(zhì)量和操作環(huán)境。,1990年以來(lái)，由于國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)對(duì)稀土拋光粉需求的不斷增加。1997年，包鋼（集團(tuán)）公司與日本清美化學(xué)株式會(huì)社、日

3、本三菱商事株式會(huì)社3家共同投資組建了包頭天驕清美稀土拋光粉有限公司。目前我國(guó)稀土拋光粉的生產(chǎn)企業(yè)有30多家。可以生產(chǎn)高中低三大類別14個(gè)品種、24種規(guī)格的鈰基系列拋光粉。年生產(chǎn)能力在1000噸規(guī)模以上的有4家，5001000噸之間有5家，100500噸之間的有10余家，實(shí)際產(chǎn)量超過(guò)百噸的有10多家。,稀土拋光粉主要應(yīng)用于電視玻殼、陰極射線管、顯示屏、玻璃光學(xué)儀器、集成線路板、眼鏡片、光掩膜等的拋光，它的最大傳統(tǒng)市場(chǎng)是彩電陰極射線管。,（2）玻璃脫色,1)稀土脫色劑一般玻璃中都因有深藍(lán)色的二價(jià)鐵離子和黃色的三價(jià)鐵離子而帶有一定的顏色,這樣會(huì)降低光的透射率，脫色就是把二價(jià)鐵離子氧化成三價(jià)鐵（三價(jià)鐵

4、的色調(diào)強(qiáng)度只有二價(jià)鐵的十分之一）。消除玻璃中這種殘余顏色的過(guò)程稱為脫色。用于玻璃脫色的稀土元素主要是氧化鈰和氧化釹。,（3）玻璃著色,稀土離子在高溫下具有穩(wěn)定而鮮艷的顏色，用來(lái)?yè)饺肓弦褐校圃旄鞣N顏色的玻璃。釹、鐠、鉺、鈰等稀土氧化物都是極佳的玻璃著色劑，當(dāng)添加稀土著色劑的透明玻璃吸收波長(zhǎng)為400700納米的可見光時(shí)，呈現(xiàn)出美麗的彩色。用這些彩色玻璃可以制作航空航海、各種交通工具的指示燈罩及各種高級(jí)藝術(shù)裝飾品。玻璃顏色的深淺取決于玻璃的厚度和釹的含量以及光源的強(qiáng)弱，薄玻璃呈淡粉紅色，厚玻璃呈蘭紫色，這種現(xiàn)象稱為釹的雙色性；氧化鐠產(chǎn)生一種類似于鉻的綠色；氧化鉺用在光致變色玻璃和水晶玻璃中呈粉紅色

5、；,激光玻璃,釹玻璃是目前激光輸出脈沖能量最大，輸出功率最高的激光玻璃，其大型激光器用于熱核聚變等。用于光通訊、高能激光武器（可摧毀導(dǎo)彈、衛(wèi)星、飛機(jī)等大型目標(biāo)）。,智能玻璃,在玻璃中摻入Nd、Er、Dy、Tb、Ho、Ce、Eu、Yb及Pr等稀土元素的光學(xué)玻璃具有溫度敏感特性，可用于分布式傳感器、光纖激光器和超亮度光源的有源增益介質(zhì)及其他非線性器件。如光致變色玻璃是能在光的激發(fā)下發(fā)生變色反應(yīng)的玻璃，可作眼鏡、高級(jí)汽車檔風(fēng)玻璃、窗玻璃、全息照像材料、制作文字、圖像貯存光記憶顯示、可擦光調(diào)制元件等。光敏微晶玻璃利用感光化學(xué)腐蝕方法可以使該種玻璃形成各種復(fù)雜的圖案，在印刷、電路板、射流元件、電荷存儲(chǔ)管

6、、光電信增管熒光屏等方面有廣泛應(yīng)用,長(zhǎng)余輝發(fā)光玻璃,世界第一塊能“記憶”的玻璃。存儲(chǔ)一部大百科全書只需拇指大的玻璃晶片。將印有文字和圖像的紙片蓋在一塊透明的玻璃上，然后用短波紫外線、X射線、射線進(jìn)行高能電磁輻射，玻璃就能自動(dòng)“默記”這些文字、圖像。當(dāng)受到日光等長(zhǎng)波光源照射后，在暗背景中保存的這種玻璃，仍能把文字、圖像再現(xiàn)出來(lái)。這種神奇的玻璃是以中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春應(yīng)化所蘇鏘院士和李成宇博士為首的科研小組研制成功的。它是由一種新型紅色長(zhǎng)余輝發(fā)光材料在玻璃上經(jīng)特殊工藝處理做成的，并且，科研小組還在世界上首次發(fā)現(xiàn)了它的存儲(chǔ)記憶功能。,稀土旋光玻璃,旋光玻璃是在磁場(chǎng)的作用下，能夠使通過(guò)玻璃的光的偏振面發(fā)生偏

7、轉(zhuǎn)或產(chǎn)生雙折射現(xiàn)象的玻璃，又稱磁光玻璃。一般玻璃是弱磁性材料，含有過(guò)渡金屬離子和稀土金屬離子的氧化物玻璃一般都具有磁性。添加釔、鏑、鈥和銩等離子的磷酸鹽、硼酸鹽或氟化物玻璃，在室溫下具有強(qiáng)磁性。若玻璃中添加鈰、銪、鐠或鋱等稀土離子，可制得法拉第磁光玻璃。,還有許多特種玻璃，比如全色變色玻璃紅外玻璃特種眼鏡玻璃（UC片、克斯、克賽、抗疲勞、激光防護(hù)、超薄鏡片等）耐輻射玻璃鑭系光學(xué)玻璃,稀土玻璃光纖,稀土光纖玻璃用于通信、夜視器件、光纖放大器，在數(shù)據(jù)儲(chǔ)存、打印顯示、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域開始應(yīng)用。稀土氧化物玻璃光纖稀土氟化物玻璃光纖,稀土陶瓷,稀土陶瓷可以分為結(jié)構(gòu)陶瓷和功能陶瓷。比如：納米陶瓷、智能化陶瓷、高

8、強(qiáng)陶瓷、高溫陶瓷、電子陶瓷、超導(dǎo)陶瓷、半導(dǎo)體陶瓷、光學(xué)陶瓷、鐵電陶瓷和反鐵電陶瓷光學(xué)陶瓷又有：（1）透明陶瓷；（2）紅外光學(xué)陶瓷；（3）光色陶瓷；（4）熒光玻璃陶瓷,納米陶瓷,納米陶瓷是指在顯微結(jié)構(gòu)中，晶粒、晶界及其結(jié)合都處于納米級(jí)水平，晶粒的細(xì)化，晶界數(shù)量大幅度增加，使其室溫和高溫力學(xué)性能、抗彎強(qiáng)度、斷裂韌性等大幅度提高的陶瓷。納米陶瓷在切削刀具、軸承、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)部件等方面都有廣泛用途；為陶瓷的利用開拓了一個(gè)嶄新領(lǐng)域。,超塑性陶瓷,超塑性陶瓷可分為相變超塑性陶瓷與結(jié)構(gòu)超塑性陶瓷。上海硅酸鹽研究所對(duì)細(xì)晶Y-TZP陶瓷的超塑性研究表明，當(dāng)晶粒尺寸為300nm，溫度在1400下，起始應(yīng)變速率為11

9、0-2S-1，壓縮應(yīng)變達(dá)350%；當(dāng)晶粒尺寸減小到150nm，溫度在1250下，起始應(yīng)變速率為310-2S-1，壓縮應(yīng)變達(dá)380%。使陶瓷如同金屬一樣，可用鍛壓、擠壓、拉伸、彎曲和氣壓膨脹等成型方法直接制成精密尺寸的陶瓷零件。,2）稀土磁性材料,按照磁學(xué)性質(zhì)的不同，磁性材料可以分為硬磁材料（永磁材料）、軟磁材料、半磁材料、旋磁材料、矩磁材料等。其中最為重要、用途最廣、用量最大的是永磁材料。稀土永磁材料是指稀土金屬和過(guò)渡族金屬形成的合金經(jīng)一定的工藝制成的永磁材料。按照年代現(xiàn)分為第一代（RE-Co5，1966）典型磁能積200KJ每立方米第二代（Sm2Co17，1978典型磁能積300KJ每立方米

10、第三代（Nd2Fe14B，1987典型磁能積400KJ每立方米,永磁材料優(yōu)異性能,稀土永磁材料是以稀土化合物為基體，如稀土-鐵系合金是由4f稀土族元素和3d過(guò)渡族元素組成的中間體化合物。稀土金屬原子的順磁磁化率高、各向異性場(chǎng)高，但單原子交換作用弱，居里溫度也低；而3d過(guò)渡族金屬原子的原子交換強(qiáng)、飽和磁化強(qiáng)度高，居里溫度也高，但各向異性場(chǎng)較低。因此，將3d過(guò)渡族元素的強(qiáng)磁性和稀土元素得高各向異性結(jié)合，通過(guò)適當(dāng)工藝，就可以獲得具有高磁能積、高矯頑力、高居里溫度和高剩磁的性能優(yōu)異的稀土永磁材料。,稀土磁致冷材料,拿什么拯救你,我們的臭氧層？,工作原理,利用磁熱效應(yīng)首先給磁體加強(qiáng)磁場(chǎng)，使磁矩按磁場(chǎng)方向

11、排列整齊磁熵減少撤去磁場(chǎng)，磁矩的方向混亂磁熵增大我們知道吸熱可以使熵增大，反過(guò)來(lái)，熵如果想增大必然要從環(huán)境中吸熱，達(dá)到降溫的目的。,原理詳悉,普通狀態(tài),加熱狀態(tài),加強(qiáng)磁場(chǎng)狀態(tài),磁性物體加熱，熱運(yùn)動(dòng)加強(qiáng)，電子自旋排列有序程度減小突然加一個(gè)強(qiáng)磁場(chǎng)，使各個(gè)電子的自旋排列的有序性增加必然要放出熱量因?yàn)槭墙^熱過(guò)程，所以磁體溫度上升,1.絕熱磁化,2.絕熱退磁,加強(qiáng)磁場(chǎng)狀態(tài),撤掉磁場(chǎng),在一定溫度下撤掉磁場(chǎng)，有序性降低，必然會(huì)使溫度降低，達(dá)到制冷目的,磁致冷的特色,與傳統(tǒng)工藝相比，磁致冷：?jiǎn)挝恢评湫矢?、運(yùn)動(dòng)部件少、耗能小工作頻率低噪聲小、體積小、可靠性高無(wú)污染、被稱為綠色制冷技術(shù)。,技術(shù)關(guān)鍵,磁致冷材料是

12、磁致冷機(jī)的核心部分，它必須具備以下特性根據(jù)磁場(chǎng)變化，產(chǎn)生的磁熵變化要大。即熱量改變多，在一個(gè)周期內(nèi)的冷卻效率高晶格的振動(dòng)要小。熱量都用來(lái)輸出，不至于通過(guò)振動(dòng)消耗掉熱傳導(dǎo)效率高。進(jìn)行一個(gè)周期所需時(shí)間短具有較高的電阻率。減少磁場(chǎng)變化引起的感應(yīng)渦流產(chǎn)生的熱效應(yīng),應(yīng)用方向,目前，磁致冷技術(shù)正在向超低溫制冷和室溫制冷兩個(gè)全然相反的方向發(fā)展,1.超低溫制冷的需要由于低溫超導(dǎo)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，迫切需要低溫液氦來(lái)冷卻低溫超導(dǎo)體。但液氦是非常昂貴的試劑，如果使用以往的氣體壓縮膨脹式制冷機(jī)，為了達(dá)到巨大的溫度差值，只能把壓縮機(jī)變的很小，同時(shí)消耗巨大的能量才可能，極大的制約了液氦的生產(chǎn)。,超低溫制冷的現(xiàn)狀,人們重點(diǎn)研

13、究在低溫（420K）的磁致冷材料和裝置，并已取得成功，目前超低溫磁致冷技術(shù)已達(dá)到實(shí)用化。目前的主要材料是GGG和DAG，他們的起始制冷溫度分別是16K和20K。利用他們，已經(jīng)制成輸出功率可以達(dá)到1.5J/s,最大液化能力2.5L/h的氦液化裝置。基本上可以滿足所有低溫材料的需要。,2.近室溫制冷的需要由于傳統(tǒng)氣體制冷工質(zhì)所使用的氟利昂氣體對(duì)大氣層中臭氧層有破壞作用而被國(guó)際上所禁用，人們普遍對(duì)無(wú)壓縮、無(wú)污染的的磁冰箱尤為感興趣一般認(rèn)為在接近居里點(diǎn)時(shí)熱效應(yīng)最大的鐵磁性材料有可能成為室溫致冷材料，如Gd.但純金屬Gd太活潑，極易被腐蝕。而含有Gd的復(fù)合材料的成本一般很高。1997年，美國(guó)三位科學(xué)家發(fā)

14、現(xiàn)了具有巨磁熱效應(yīng)的GdSiGe系合金，該合金有突破性的兩大優(yōu)點(diǎn)。,室溫磁致冷材料的實(shí)用,雖然高性能的磁致冷材料已經(jīng)有所進(jìn)展，但是仍然不可能投入生產(chǎn)實(shí)用，最主要的問(wèn)題是材料的成型問(wèn)題許多金屬在純態(tài)下有相當(dāng)好的延展性，但是擁有巨磁熱效應(yīng)的金屬間化合物幾乎沒有延展性，迄今為止的加工方法主要是通過(guò)機(jī)械粉碎和熔融液滴法制備微細(xì)粉末,但當(dāng)它們發(fā)揮制冷效果時(shí)會(huì)和換熱流體碰撞。超低溫的換熱流體是氣體，沖擊力很小，但是室溫材料的換熱流體是液體，脆性材料在沖擊碰撞時(shí)會(huì)被粉碎成更小的顆粒隨液流流出磁熱床，導(dǎo)致磁致冷效率快速下降。這是制約科技變?yōu)樯a(chǎn)的最大阻力。,稀土超磁致伸縮材料及其應(yīng)用,鐵磁性晶體在外磁場(chǎng)中被磁

15、化時(shí)，其長(zhǎng)度尺寸及體積大小均發(fā)生變化，而是掉外磁場(chǎng)以后，又恢復(fù)原來(lái)的長(zhǎng)度或體積，這種現(xiàn)象稱為磁致伸縮。,磁致伸縮機(jī)理,材料的晶格發(fā)生畸變時(shí)，其交換能也隨之發(fā)生改變，晶格的排列總是選擇一種能量最低的位置原子的磁偶極距之間的相互作用有原子的軌道和晶場(chǎng)的相互作用及自旋軌道相互作用而引起的（大磁致伸縮的主要來(lái)源）,以(Tb,Dy)Fe2化合物為基體的合金Tb0.3Dy0.7Fe1.95材料(Tb-Dy-Fe材料)的達(dá)到1500200010-6,比磁致伸縮的金屬與合金和鐵氧體磁致伸縮材料的大12個(gè)數(shù)量級(jí),因此稱為稀土超磁致伸縮材料,稀土超磁致伸縮材料的制備,原材料的凈化處理,制備稀土鐵母合金,形成多晶棒

16、材和取向棒材或單晶棒材,熱處理和成型加工,稀土磁致伸縮材料目前生產(chǎn)的主要是棒形材料。單晶棒性能最佳，但生產(chǎn)設(shè)備貴，又受到到生產(chǎn)尺寸的限制，因此通常生產(chǎn)多晶棒材，為了提高性能，實(shí)際制備的是取向結(jié)晶棒材,稀土鐵母合金的制備,對(duì)摻熔煉法燃燒還原法熔鹽電解法,稀土磁致伸縮材料的制備,定向凝固法,粉末冶金法,布里奇曼法,丘克拉斯基法,區(qū)熔生長(zhǎng)法,燒結(jié)法,凝結(jié)法,稀土超磁致伸縮材料在聲納的水聲換能器技術(shù)，電聲換能器技術(shù)、海洋探測(cè)與開發(fā)技術(shù)、微位移驅(qū)動(dòng)、減振與防振、減噪與防噪系統(tǒng)、智能機(jī)翼、機(jī)器人、自動(dòng)化技術(shù)、燃油噴射技術(shù)、閥門、泵、波動(dòng)采油等高技術(shù)領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景,功率電聲換能器水聲聲納超聲換能器電機(jī)

17、換能器稀土精密定位系統(tǒng)主動(dòng)降噪減震裝置傳感器和電子元件袖珍測(cè)磁儀傳感器,稀土永磁材料的應(yīng)用,稀土永磁材料的應(yīng)用,稀土永磁材料的應(yīng)用,稀土永磁電機(jī),稀土永磁電聲器件,汽車馬達(dá)、電動(dòng)自行車、自動(dòng)儀表,揚(yáng)聲器、耳機(jī)、移動(dòng)電話,稀土永磁微波器件,雷達(dá)、衛(wèi)星通訊、陰極射線管,稀土永磁儀器儀表,電流表、電度表、計(jì)時(shí)器,稀土永磁磁選和磁分離,磁選機(jī)、強(qiáng)磁水處理器,稀土永磁磁力機(jī)械,磁軸承、磁力閥、磁性鎖,計(jì)算機(jī)VCM,VCM：磁盤驅(qū)動(dòng)電機(jī)（音圈電機(jī)）驅(qū)動(dòng)計(jì)算機(jī)硬盤和軟盤驅(qū)動(dòng)器讀寫磁頭材料：釹鐵硼，現(xiàn)今磁體最高性能“永磁王”,稀土永磁醫(yī)療器械,醫(yī)療器械：Nd-Fe-B（釹鐵硼）范圍：核磁共振成像儀、小型外科手

18、術(shù)器械、磁按摩器、磁療保健器等。,磁化技術(shù)磁水杯,采用稀土釹鐵硼永磁體對(duì)水進(jìn)行磁化，磁化水活性高，能防治人體內(nèi)的“結(jié)垢”，增進(jìn)人體健康。,磁力機(jī)械磁性鎖,外觀與普通鎖相同，內(nèi)部由兩部分組成：一部分是鎖與鑰匙間采用機(jī)械方法開啟，另一部分采用磁系統(tǒng)開啟。,稀土儲(chǔ)氫和稀土核材料,返回,不同儲(chǔ)氫方式的比較,氣態(tài)儲(chǔ)氫：能量密度低不太安全液態(tài)儲(chǔ)氫：能耗高對(duì)儲(chǔ)罐絕熱性能要求高,固態(tài)儲(chǔ)氫：體積儲(chǔ)氫容量高無(wú)需高壓及隔熱容器安全性好，無(wú)爆炸危險(xiǎn)可得到高純氫，提高氫的附加值,返回,實(shí)現(xiàn)氫能經(jīng)濟(jì)的關(guān)鍵技術(shù),廉價(jià)而又高效的制氫技術(shù)安全高效的儲(chǔ)氫技術(shù)開發(fā)新型高效的儲(chǔ)氫材料和安全的儲(chǔ)氫技術(shù)是當(dāng)務(wù)之急車用氫氣存儲(chǔ)系統(tǒng)目標(biāo)：I

19、EA:質(zhì)量?jī)?chǔ)氫容量5%;體積容量50kg(H2)/m3DOE:6.5%,62kg(H2)/m3,返回,二儲(chǔ)氫材料的儲(chǔ)氫原理,金屬氫化物儲(chǔ)氫配位氫化物儲(chǔ)氫納米材料儲(chǔ)氫,金屬氫化物儲(chǔ)氫特點(diǎn),反應(yīng)可逆氫以原子形式儲(chǔ)存，固態(tài)儲(chǔ)氫，安全可靠較高的儲(chǔ)氫體積密度,M+x/2H2,MHx+H,PositionforHoccupiedatHSM,金屬氫化物儲(chǔ)氫,目前研制成功的：稀土鑭鎳系鈦鐵系鎂系鈦鋯系鈦錳系,稀土鑭鎳系儲(chǔ)氫合金,典型代表：LaNi5,荷蘭Philips實(shí)驗(yàn)室首先研制特點(diǎn)：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MmNi3.55Co0.75M

20、n0.47Al0.3(Mm混合稀土，主要成分La、Ce、Pr、Nd)廣泛用于鎳/氫電池,鈦鐵系,典型代表：TiFe，美Brookhaven國(guó)家實(shí)驗(yàn)室首先發(fā)明。特點(diǎn)：價(jià)格低室溫下可逆儲(chǔ)放氫易被氧化活化困難抗雜質(zhì)氣體中毒能力差實(shí)際使用時(shí)需對(duì)合金進(jìn)行表面改性處理,鎂系,典型代表：Mg2Ni，美Brookhaven國(guó)家實(shí)驗(yàn)室首先報(bào)道。特點(diǎn)：儲(chǔ)氫容量高資源豐富價(jià)格低廉放氫溫度高（250300）放氫動(dòng)力學(xué)性能較差改進(jìn)方法：機(jī)械合金化加TiFe和CaCu5球磨或復(fù)合,鈦/鋯系,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）Ti0.90Zr0.1Mn1.4V0.2Cr

21、0.4活性好用于：氫汽車儲(chǔ)氫、電池負(fù)極,返回,鈦錳系,典型代表：日本蒲生孝治等研究發(fā)現(xiàn)Ti1-xZrxMn2-y-zCrzVy(x=0.10.2,y=0.2,z=0.20.6)合金不需要熱處理就具有良好的儲(chǔ)氫特性。特點(diǎn)：成本較低適合于大規(guī)模工程應(yīng)用我國(guó)富產(chǎn)鈦礦Ti-Mn多元合金儲(chǔ)氫量大、平臺(tái)特性優(yōu)異,配位氫化物儲(chǔ)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(chǔ)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(chǔ)放氫容量),納米材料儲(chǔ)氫,碳納米管(CarbonNanotubules)石墨納米纖維,碳納米管(Carb

22、onNanotubules),發(fā)現(xiàn)：1991年日本NEC公司Iijima教授發(fā)現(xiàn)CNTs特點(diǎn)：材料尺寸非常細(xì)小，通常為1100m表面積很大納米管中含有許多尺寸均一的微孔。儲(chǔ)氫原因：到達(dá)材料表面時(shí)，一方面被吸附在材料表上；另一方面在毛細(xì)力的作用下，氫被壓縮到微孔中，在這種毛細(xì)力的作用下，氫可由氣態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)。目前，在82K和0.07MPa的氫壓下，儲(chǔ)氫量可達(dá)8.4wt.%。研究人員正致力改善這種材料在室溫附近的儲(chǔ)氫性能。,石墨納米纖維,特點(diǎn)：典型尺寸為5100m，直徑為5100nm。儲(chǔ)氫密度可達(dá)75wt.%，即1克石墨納米纖維可儲(chǔ)氫3克。美國(guó)Northeastern大學(xué)的NellyRodrigue

23、z和TerryBaker博士聲稱，使用這種材料，可使將來(lái)燃料電池汽車的行駛里程增加到8000Km。沈陽(yáng)金屬所的成會(huì)明博士等利用自制的石墨納米纖維,多次重復(fù)獲得了8wt%以上的儲(chǔ)氫容量。蘭州理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院主要研究納米配位氫化物儲(chǔ)氫材料的制備與合成雖然目前這種材料的研究還處在實(shí)驗(yàn)室階段，而且尚有不足之處。然而一旦研究成功，并得到推廣應(yīng)用，則有可能給儲(chǔ)氫技術(shù)帶來(lái)一場(chǎng)新的革命，從而推動(dòng)整個(gè)氫能系統(tǒng)的開發(fā)和應(yīng)用。,碳納米管儲(chǔ)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,碳納米管電化學(xué)儲(chǔ)氫,純化處理后多壁納米碳管最大放電容量為1157mAh/g，相當(dāng)

24、于4.1重量?jī)?chǔ)氫容量。經(jīng)過(guò)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?jī)?chǔ)氫容量。經(jīng)過(guò)100充放電后，其仍保持最大容量的80。,碳納米管電化學(xué)儲(chǔ)氫,其它材料儲(chǔ)氫,碳凝膠(CarbonAerogels)碳凝膠是一種類似于泡沫塑料的物質(zhì)。這種材料的特點(diǎn)是：具有超細(xì)孔，大表面積，并且有一個(gè)固態(tài)的基體。通常它是由間苯二酚和甲醛溶液經(jīng)過(guò)縮聚作用后，在1050的高溫和惰性氣氛中進(jìn)行超臨界分離和熱解而得到的。這種材料具有納米晶體結(jié)構(gòu)，其微孔尺寸小于2nm。最近試驗(yàn)結(jié)果表明，在8.3MPa的高壓下，其儲(chǔ)氫量可達(dá)3.7wt.%。,玻璃微球(GlassMic

25、rospheres)這種材料的尺寸在25500m之間，球壁厚度僅1m。在200400范圍內(nèi)，材料的穿透性增大，使得氫氣可在一定壓力的作用下浸入到玻璃體中。當(dāng)溫度降至室溫附近時(shí)，玻璃體的穿透性消失，隨后隨溫度的升高便可釋放出氫氣。研究發(fā)現(xiàn)，這種材料在62MPa氫壓條件下，儲(chǔ)氫可達(dá)10wt.%，經(jīng)檢測(cè)95%的微球中都含有氫，而且在370時(shí)，15分鐘內(nèi)可完成整個(gè)吸氫或放氫過(guò)程。,玻璃微球的儲(chǔ)氫,空心玻璃微球在高壓容器滲透填滿高壓（350-700pa）、高溫（300）的氫氣；玻璃微球冷卻到室溫轉(zhuǎn)移到低壓罐中;玻璃微球加熱到200-300控制氫氣的釋放.,三儲(chǔ)氫材料的開發(fā)與應(yīng)用,目前，儲(chǔ)氫材料在大規(guī)模應(yīng)

26、用中存在的問(wèn)題，一是如何提高儲(chǔ)氫材料的儲(chǔ)氫量，二降低材料的成本，節(jié)約貴重金屬資源。1998年，國(guó)際能源機(jī)構(gòu)(IEA)確定了未來(lái)新型儲(chǔ)氫材料的標(biāo)準(zhǔn)，其儲(chǔ)氫容量應(yīng)大于5wt%，并且能在溫和的條件下吸放氫。根據(jù)這一標(biāo)準(zhǔn)，目前的儲(chǔ)氫合金大多尚不能滿足這一性能要求。因此世界各國(guó)的科學(xué)家們除對(duì)現(xiàn)有金屬基儲(chǔ)氫材料進(jìn)行改良外,也一直在致力于尋找新的固態(tài)儲(chǔ)氫方式,世界上僅日本豐田公司研制出應(yīng)用于燃料電池汽車上的用金屬氫化物儲(chǔ)氫的儲(chǔ)氫器，另外美國(guó)正在進(jìn)行以金屬氫化物供氫的燃料電池驅(qū)動(dòng)的高爾夫球車的試驗(yàn)。在燃料電池小型化應(yīng)用方面，美國(guó)氫能公司以金屬氫化物提供氫，開發(fā)出了燃料電池驅(qū)動(dòng)的殘疾人輪椅車，以及功率為40瓦的

27、手提箱式燃料電池便攜電源，這種電源可用于手提電腦、便攜式收音機(jī)或其它便攜設(shè)備；,日本公司用金屬氫化物提供氫，研制出了小型燃料電池照明電源；加拿大巴拉德公司研制出與筆記本電腦中燃料電池相配套的鈦系金屬氫化物儲(chǔ)氫器；國(guó)內(nèi)目前實(shí)用型燃料電池的研制還剛剛起步，但隨著社會(huì)需求的增長(zhǎng)和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，燃料電池的應(yīng)用會(huì)越來(lái)越廣，現(xiàn)在臺(tái)灣就對(duì)燃料電池驅(qū)動(dòng)的摩托車產(chǎn)生了極大的興趣，因此開展有關(guān)燃料電池氫源的研究是勢(shì)在必行的。,北京有色金屬研究總院儲(chǔ)氫技術(shù)的研究現(xiàn)狀,七十年代末就開展了儲(chǔ)氫合金儲(chǔ)氫技術(shù)的研究與開發(fā)?！捌呶濉敝?，承擔(dān)了多項(xiàng)國(guó)家科技攻關(guān)及“863”項(xiàng)目，相繼開展了金屬氫化物壓縮機(jī)制冷、熱泵、鎳氫電池

28、等方面的應(yīng)用研究?！鞍宋濉逼陂g承擔(dān)國(guó)家重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目“氫能研究與開發(fā)”，開展儲(chǔ)氫負(fù)極合金和Ni/MH動(dòng)力電池的研究及電動(dòng)車示范運(yùn)行試驗(yàn)?！熬盼濉逼陂g，承擔(dān)了“九五”國(guó)家重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目“儲(chǔ)氫合金技術(shù)及應(yīng)用研究”專題，開展了低成本實(shí)用儲(chǔ)氫合金擴(kuò)大試驗(yàn)的研究。,核能發(fā)電的發(fā)展,1949年原子能委員會(huì)宣布選擇愛達(dá)荷州某地作為國(guó)家核電廠試驗(yàn)站。1951年12月20日在愛達(dá)荷州阿科市，增殖反應(yīng)堆首次由核能產(chǎn)生電能，點(diǎn)亮了四盞燈。1953年3月30日鸚鵡螺號(hào)第一次用核能發(fā)電。1954年前蘇聯(lián)建成世界上第一座核電站澳布靈斯克核電站。1957年7月12日借助加利福尼亞圣蘇珊那的一個(gè)試驗(yàn)鈉反應(yīng)堆，人們第一次在民用發(fā)電站實(shí)現(xiàn)核能發(fā)電。此核電廠一直運(yùn)行到1966年。1957年在賓夕法尼亞州希平港附近，成立了第一個(gè)商業(yè)核能發(fā)電站。三個(gè)星期后，核電廠開始往匹茲堡地區(qū)供電。,1959年10月15日美國(guó)第一個(gè)沒有任何政府資金投入的核電廠建成，位于伊利諾伊州的德雷斯頓一號(hào)供電廠，實(shí)現(xiàn)了自供核能反應(yīng)。20世紀(jì)60年代初期人們首次在偏遠(yuǎn)地區(qū)建成了小核電廠，為氣象站供電，并照亮航海用的浮標(biāo)。1965年4月3日，美國(guó)投入使用第一個(gè)空中核反應(yīng)堆。