高压氢压缩用金属氢化物工质及压缩系统研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 罗刚 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2011 |
| 授予单位 | 中国科学院金属研究所 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 杨柯 ; 陈德敏 |
| 关键词 | 氢能 储氢 金属氢化物 金属氢化物压缩机 hydrogen energy hydrogen storage metal hydride metal hydride compressor |
| 学位专业 | 材料加工工程 |
| 中文摘要 | "能源匮乏和环境污染已成为当今人类社会发展的两大难题。以氢为燃料的电池车由于其高能量效率和零排放特点受到世人青睐，被认为是解决上述难题的有效途径。随着氢燃料电车技术的发展和成熟，车载气源和加氢站基础建设已成为氢燃料电池车发展的必要条件。在近中期内，氢燃料电池车主要采取35MPa或70MPa轻质高压瓶储氢的车载储氢方式。 相对于传统机械式氢压缩机，以金属氢化物为工作介质的压缩机在输氢压力、纯度和使用安全性等方面具有优势。目前高压氢金属氢化物压缩机都处于样机研制阶段，为此开展相关研究对于促进以氢燃料电池车为代表的氢能应用具有重要意义。 本论文选取AB5型稀土镍系储氢合金作为压缩工质的研究对象，采用两级压缩、双相工作的策略将2-3MPa的低压氢在不太高的温度下连续增压到35MPa以上。 论文具体开展了两方面的研究工作，一是高压氢压缩系统用储氢合金的开发，以LaNi5为模型合金，采用元素合金化的手段，通过元素Y部分替代La，少量Mn、Al部分替代Ni，制备出14种La1-xYxNi5-y-zMnyAlz（x=0.6，0.7，0.8；y=0，0.1，0.2，0.3，0.4；z=0，0.1，0.2）实验合金。运用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、激光粒度分析仪、储氢性能综合测试系统等测试手段，深入和系统地研究并探讨了合金元素对储氢合金晶体结构、吸氢量、吸放氢平台压、平台斜率、压力滞后、吸放氢热力学、吸放氢动力学、抗粉化和循环稳定性等性能的影响。经过筛选，La0.3Y0.7Ni4.8Al0.2、La0.4Y0.6Ni4.8Al0.2、La0.4Y0.6Ni4.8Mn0.1Al0.1和La0.2 Y0.8Ni4.7Mn0.3四种合金可用作第一级压缩系统用储氢合金，La0.3Y0.7Ni4.8Mn0.2和La0.4Y0.6Ni4.9Al0.1两种合金可用作第二级压缩系统用储氢合金，最后挑选出La0.4Y0.6Ni4.8Al0.2 /La0.3Y0.7Ni4.8Mn0.2工质对作为压缩系统的一、二级压缩用储氢合金。 另一方面的工作是将所筛选出的合金在一个两级压缩、双相工作的高压氢压缩系统上进行增压实验，系统地研究了吸氢压力、吸氢温度、吸氢时间和放氢温度以及循环次数等参数对系统增压的压力、排气量、气体流速和热功效率等压缩性能的影响，并对上述实验参数从整机性能的角度进行了优化。结果显示，以293K、2.5MPa的低压氢为气源，在428K高温的驱动下，系统连续放氢十次（每次放氢的周期为297s），可将集气瓶压力增压至36.5MPa，产生的氢气量为24.5mol，平均气体流速为11.09L/min，整机热功效率为7.17%。" |
| 公开日期 | 2013-04-12 |
| 源URL | [http://210.72.142.130/handle/321006/64315]  |
| 专题 | 金属研究所_中国科学院金属研究所 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 罗刚. 高压氢压缩用金属氢化物工质及压缩系统研究[D]. 北京. 中国科学院金属研究所. 2011. |
入库方式： OAI收割
来源：金属研究所
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