本書系統(tǒng)介紹了儲氫技術,重點聚焦于釩基儲氫合金這一先進材料。內(nèi)容從儲氫技術概述與挑戰(zhàn)切入,詳細闡述了釩基合金的儲氫原理、種類劃分及其核心特點。隨后,本書深入探討了多種合金制備工藝(如熔煉法、機械合金化法)和微觀結構的表征手段(如X 射線衍射、電鏡分析),并全面介紹了其熱力學、動力學等關鍵性能的測試方法。最后,通過大量實驗研究,具體分析了多種成分(如T-i V-Fe-Zr 系)的釩基合金的微觀結構及其對儲氫量、循環(huán)穩(wěn)定性等性能的影響,為高性能儲氫材料的研發(fā)提供了重要的理論與技術支撐。
本書可供氫能、儲氫技術以及材料科學等相關領域的科研人員、工程技術人員和高校師生參考。
杭州明,浙江水利水電學院,高工。主要從事固態(tài)儲氫材料、電池負極材料等研究,作為骨干成員參與了國家973計劃項目,國家863計劃項目和浙江省重大科技專項等。以一作/通訊作者身份在Int. J. Hydrogen Energy、J. Alloys Compd.及無機化學學報等國內(nèi)外期刊上發(fā)表核心以上論文14篇,其中SCI收錄論文10篇,EI收錄論文2篇,授權發(fā)明專利1項,大部分研究成果都與釩基儲氫合金直接相關。
第1章 緒論 001
1.1 概述 004
1.2 氫的儲存 006
1.2.1 高壓氣態(tài)儲氫 006
1.2.2 低溫液態(tài)儲氫 009
1.2.3 固態(tài)儲氫 011
1.2.4 其他儲氫方式 018
1.3 儲氫技術展望與挑戰(zhàn) 018
第2章 釩基儲氫合金的特點和種類 021
2.1 儲氫合金的特點及用途 021
2.2 合金儲氫的基本原理 023
2.2.1 吸放氫的化學反應本質 023
2.2.2 吸放氫反應動力學模型 026
2.2.3 吸放氫過程的熱力學參數(shù) 027
2.2.4 吸放氫過程的動力學參數(shù) 029
2.3 釩基儲氫合金的種類 029
2.3.1 V 金屬的結構和儲氫特性 031
2.3.2 T-i V 二元釩基儲氫合金 032
2.3.3 三元釩基儲氫合金 034
2.3.4 四元釩基儲氫合金 040
2.3.5 其他釩基多元合金 049
第3章 釩基儲氫合金的制備方法 054
3.1 熔煉法 054
3.1.1 電弧熔煉法 054
3.1.2 感應熔煉法 056
3.2 機械合金化法 060
3.3 自蔓延高溫合成法 061
第4章 釩基儲氫合金的微觀結構及性能表征 064
4.1 微觀結構表征 064
4.1.1 X 射線衍射分析 064
4.1.2 掃描電鏡分析 066
4.1.3 透射電子顯微鏡分析 068
4.1.4 能譜分析 069
4.2 儲氫性能測試 071
4.2.1 吸放氫量 071
4.2.2 熱力學性能 071
4.2.3 動力學性能 073
4.2.4 循環(huán)穩(wěn)定性表征 076
第5章 釩基儲氫合金結構和儲氫性能研究 077
5.1 合金的成分設計及樣品制備 078
5.1.1 合金成分設計 078
5.1.2 合金樣品制備 078
5.2 合金的微觀結構分析及熱分析 079
5.3 合金的儲氫性能測試 080
5.4 Ti10 V90- x Fex (x = 3,5,6,7,9) 系合金的微觀結構和儲氫性能 080
5.4.1 合金的微觀結構 080
5.4.2 合金的儲氫性能 082
5.4.3 小結 088
5.5 Ti10 V84- x Fe6 Zrx (x = 1,2,4,6,8) 系合金的微觀結構和儲氫性能 088
5.5.1 合金的微觀結構 089
5.5.2 合金的儲氫性能 093
5.5.3 小結 101
5.6 Ti10+ x V80 - x Fe6 Zr4(x = 0,5,10,15) 系合金的微觀結構和儲氫性能 102
5.6.1 合金的微觀結構 102
5.6.2 活化行為與吸放氫性能 107
5.6.3 小結 112
5.7 Ti10 V83 - x Fe6 ZrMnx (x = 0,2,4,6) 系合金的微觀結構和儲氫性能 113
5.7.1 合金的微觀結構 113
5.7.2 合金的儲氫性能 115
5.7.3 小結 120
5.8 Ti10 V80 - x Crx Fe6 Zr4 (x = 0,6,10,14) 系合金的微觀結構和儲氫性能 121
5.8.1 合金的微觀結構 121
5.8.2 合金的儲氫性能 125
5.8.3 小結 130
5.9 熱處理對Ti10 V77 Cr6 Fe6 Zr 合金的微觀結構和儲氫性能的影響 131
5.9.1 合金的微觀結構 135
5.9.2 合金的儲氫性能 137
5.9.3 小結 144
5.10 Ti16 Zr5 Cr22 V57- x Fex (x = 2,4,6,8) 系合金的微觀結構和儲氫性能 144
5.10.1 合金的微觀結構 145
5.10.2 合金的儲氫性能 149
5.10.3 小結 156
5.11 Ti16 Cr22 Zr5 V55- x Fe2 Mnx (x = 0,1,2,3)系合金的微觀結構和儲氫性能 156
5.11.1 合金的微觀結構 156
5.11.2 合金的儲氫性能 160
5.11.3 小結 162
5.12 Ti20 - x Zrx Cr24 Mn8 V40 Fe8 (x = 0,1,2,3,4) 系合金的微觀結構和儲氫性能 162
5.12.1 合金的微觀結構 162
5.12.2 合金的儲氫性能 165
5.12.3 小結 167
參考文獻 169