本书系统介绍了储氢技术,重点聚焦于钒基储氢合金这一先进材料。内容从储氢技术概述与挑战切入,详细阐述了钒基合金的储氢原理、种类划分及其核心特点。随后,本书深入探讨了多种合金制备工艺(如熔炼法、机械合金化法)和微观结构的表征手段(如X 射线衍射、电镜分析),并全面介绍了其热力学、动力学等关键性能的测试方法。最后,通过大量实验研究,具体分析了多种成分(如T-i V-Fe-Zr 系)的钒基合金的微观结构及其对储氢量、循环稳定性等性能的影响,为高性能储氢材料的研发提供了重要的理论与技术支撑。
本书可供氢能、储氢技术以及材料科学等相关领域的科研人员、工程技术人员和高校师生参考。
杭州明,浙江水利水电学院,高工。主要从事固态储氢材料、电池负极材料等研究,作为骨干成员参与了国家973计划项目,国家863计划项目和浙江省重大科技专项等。以一作/通讯作者身份在Int. J. Hydrogen Energy、J. Alloys Compd.及无机化学学报等国内外期刊上发表核心以上论文14篇,其中SCI收录论文10篇,EI收录论文2篇,授权发明专利1项,大部分研究成果都与钒基储氢合金直接相关。
第1章 绪论 001
1.1 概述 004
1.2 氢的储存 006
1.2.1 高压气态储氢 006
1.2.2 低温液态储氢 009
1.2.3 固态储氢 011
1.2.4 其他储氢方式 018
1.3 储氢技术展望与挑战 018
第2章 钒基储氢合金的特点和种类 021
2.1 储氢合金的特点及用途 021
2.2 合金储氢的基本原理 023
2.2.1 吸放氢的化学反应本质 023
2.2.2 吸放氢反应动力学模型 026
2.2.3 吸放氢过程的热力学参数 027
2.2.4 吸放氢过程的动力学参数 029
2.3 钒基储氢合金的种类 029
2.3.1 V 金属的结构和储氢特性 031
2.3.2 T-i V 二元钒基储氢合金 032
2.3.3 三元钒基储氢合金 034
2.3.4 四元钒基储氢合金 040
2.3.5 其他钒基多元合金 049
第3章 钒基储氢合金的制备方法 054
3.1 熔炼法 054
3.1.1 电弧熔炼法 054
3.1.2 感应熔炼法 056
3.2 机械合金化法 060
3.3 自蔓延高温合成法 061
第4章 钒基储氢合金的微观结构及性能表征 064
4.1 微观结构表征 064
4.1.1 X 射线衍射分析 064
4.1.2 扫描电镜分析 066
4.1.3 透射电子显微镜分析 068
4.1.4 能谱分析 069
4.2 储氢性能测试 071
4.2.1 吸放氢量 071
4.2.2 热力学性能 071
4.2.3 动力学性能 073
4.2.4 循环稳定性表征 076
第5章 钒基储氢合金结构和储氢性能研究 077
5.1 合金的成分设计及样品制备 078
5.1.1 合金成分设计 078
5.1.2 合金样品制备 078
5.2 合金的微观结构分析及热分析 079
5.3 合金的储氢性能测试 080
5.4 Ti10 V90- x Fex (x = 3,5,6,7,9) 系合金的微观结构和储氢性能 080
5.4.1 合金的微观结构 080
5.4.2 合金的储氢性能 082
5.4.3 小结 088
5.5 Ti10 V84- x Fe6 Zrx (x = 1,2,4,6,8) 系合金的微观结构和储氢性能 088
5.5.1 合金的微观结构 089
5.5.2 合金的储氢性能 093
5.5.3 小结 101
5.6 Ti10+ x V80 - x Fe6 Zr4(x = 0,5,10,15) 系合金的微观结构和储氢性能 102
5.6.1 合金的微观结构 102
5.6.2 活化行为与吸放氢性能 107
5.6.3 小结 112
5.7 Ti10 V83 - x Fe6 ZrMnx (x = 0,2,4,6) 系合金的微观结构和储氢性能 113
5.7.1 合金的微观结构 113
5.7.2 合金的储氢性能 115
5.7.3 小结 120
5.8 Ti10 V80 - x Crx Fe6 Zr4 (x = 0,6,10,14) 系合金的微观结构和储氢性能 121
5.8.1 合金的微观结构 121
5.8.2 合金的储氢性能 125
5.8.3 小结 130
5.9 热处理对Ti10 V77 Cr6 Fe6 Zr 合金的微观结构和储氢性能的影响 131
5.9.1 合金的微观结构 135
5.9.2 合金的储氢性能 137
5.9.3 小结 144
5.10 Ti16 Zr5 Cr22 V57- x Fex (x = 2,4,6,8) 系合金的微观结构和储氢性能 144
5.10.1 合金的微观结构 145
5.10.2 合金的储氢性能 149
5.10.3 小结 156
5.11 Ti16 Cr22 Zr5 V55- x Fe2 Mnx (x = 0,1,2,3)系合金的微观结构和储氢性能 156
5.11.1 合金的微观结构 156
5.11.2 合金的储氢性能 160
5.11.3 小结 162
5.12 Ti20 - x Zrx Cr24 Mn8 V40 Fe8 (x = 0,1,2,3,4) 系合金的微观结构和储氢性能 162
5.12.1 合金的微观结构 162
5.12.2 合金的储氢性能 165
5.12.3 小结 167
参考文献 169