吸氫

用於航空航天領域的技術

吸氫是指貯氫材料與氣體氫發生反應,通過相變形成金屬氫化物的過程。大量的氫通過這一反應以固態的金屬氫化物形式貯存於貯氫材料中。

材料


作為貯氫材料,其氫反應能在室溫附近和不太高的氫壓下迅速進行。大部分貯氫材料的首次吸氫非常緩慢,有時還需在一定的溫度和較高的氫壓下才能完成,稱之為活化。活化后的貯氫材料能以很快的速度吸氫和放氫,例如可以在幾十秒內吸氫至半飽和。

具體步驟


吸氫可以分為三個步驟:氫分子在合金表面分解為氫原子,氫原子向內部擴散,形成金屬氫化物相。作為一種相變過程,吸氫過程中氫不是在貯氫材料中均勻地填充,而是先在部分部位形成氫化物相,它與非氫化物相共存,前者逐漸增加,後者逐漸減少,最終全部轉化為氫化物相,完成吸氫過程。

特點


用表面分凝現象來解釋貯氫材料優良的吸氫動力學特徵,即在各顆粒的表面析出了新鮮的金屬原子團,它們對氫分子的分解提供了催化活性。微量合金元素的添加有時能改善氫動力學特徵。

發展現狀


氫動力車靠罐裝方式向燃料電池提供氫氣,氫氣與空氣反應再產生電能,這在儲運和充氣等方面仍有不便。而科學家的理想是把氫氣“藏”在某種氫化物中,並發現鋰、鈉等輕金屬和氫元素構成的氫化物較理想。但這類輕金屬氫化物需要數百攝氏度的溫度才能吸收和釋放氫氣,而車載的理想溫度在120攝氏度以下。