中科院過程工程研究所 新型稀土儲氫合金研究取得進(jìn)展
近日，記者從中國科學(xué)院過程工程研究所（以下簡稱過程工程所）獲悉，該所科研人員在新型稀土儲氫合金的低溫高效儲放氫研發(fā)方面取得進(jìn)展。基于這一成果，研究人員將開發(fā)的稀土儲氫合金，應(yīng)用于一款新型手持輕量儲氫火炬，日前已成功點(diǎn)火。
儲氫合金是一種在較低溫度（室溫-90 oC）下可吸放氫氣的功能材料和能源材料，具有體積儲氫密度高、安全性高、易操作等特點(diǎn)，是高效儲氫的一種重要技術(shù)途徑。然而，由于材料結(jié)構(gòu)的限制，當(dāng)前儲氫材料存在低溫下放氫難、結(jié)構(gòu)易偏析、循環(huán)穩(wěn)定性差等難題。
針對上述難題，過程工程所離子液體與低碳能源研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)出一種體心立方型合金，并在其中引入稀土元素以提高合金的動力學(xué)性能及活化性能，并且避免合金相結(jié)構(gòu)偏析。研究團(tuán)隊(duì)通過親氫元素配比調(diào)整、合成工藝優(yōu)化等技術(shù)手段獲得了一種新的稀土儲氫合金，實(shí)現(xiàn)了儲氫壓力低、體積儲氫密度大、放氫速率快、循環(huán)穩(wěn)定性高等性能。
據(jù)團(tuán)隊(duì)成員陳慶軍介紹：“該材料充氫壓力小于5 兆帕，遠(yuǎn)低于高壓儲氫壓力的35及70 兆帕。同時，儲氫質(zhì)量密度高達(dá)百分之3.8，低溫有效放氫密度達(dá)到百分之2.8。”
“稀土元素的加入猶如食品加工中的增色添香，起到了提高合金儲放氫性能、室溫活化能力及循環(huán)穩(wěn)定性的作用。”團(tuán)隊(duì)成員王昊表示。
為驗(yàn)證新型稀土儲氫合金的儲放氫性能，研究人員選取具有嚴(yán)苛制約條件的輕量化手持火炬為現(xiàn)實(shí)應(yīng)用場景。在該場景下，為提高研發(fā)的稀土儲氫合金放氫速率，研究人員還創(chuàng)新性地開發(fā)了高比能鋰電供熱系統(tǒng)。團(tuán)隊(duì)成員劉艷榮介紹，“該儲氫火炬的氫氣氣速每分鐘高于18 升，續(xù)航時間大于8分鐘，且循環(huán)儲放氫多次，火焰高度及時長無明顯衰減，儲氫合金性能處于領(lǐng)先水平。”
目前，研究團(tuán)隊(duì)圍繞火炬儲氫合金研制中的科學(xué)技術(shù)問題，已取得多項(xiàng)專利和論文成果。據(jù)了解，該儲氫合金及其在手持輕量火炬應(yīng)用的研制工作獲科技部“科技冬奧”專項(xiàng)支持。2022年3月，北京2022年冬奧會和冬殘奧會組織委員會火炬?zhèn)鬟f專項(xiàng)團(tuán)隊(duì)向中科院過程工程所發(fā)來感謝信，對研究團(tuán)隊(duì)工作予以充分肯定。
相關(guān)研究成果有望進(jìn)一步在氫能車及船舶、加氫站、規(guī)模儲氫等領(lǐng)域開展應(yīng)用。
