贮氢材料应用很广,而且仍在不断发展中。
制作镍氢电池
金属氢化物可再充式电池(简写为Ni—MH电池)是贮氢材料应用取得最显著实际成就的新领域,日本在1994年已生产AA型镍氢电池2亿支,我国在1994年生产AA型Ni—MH电池近100万支,生产Ni—MH电池用的贮氢材料近100t。
贮氢922和净化氢
贮氢材料贮氢后,其体积浓度大于液氢,几种贮氢材料贮氢后的浓度(每立方厘米中的氢原子数×1022)分别为:液氢(20K)4.2,FeTiH 1.76,LaNi5H 6.7 ,ZrH27.3,TiH29.2同时,贮氢后一般只有0.5~2.0MPa的压力,比高压钢瓶贮氢安全,比液氢也安全,成本低。贮氢材料贮氢后放出的氢,纯度可达99.9999%。
制造热泵
为回收各种热能和贮热。过去用贮氢材料二段式热泵一次升温,发展到三段式热泵二次升温,可使65~75℃的废热水产生蒸汽用于再发电。并可利用环境热、太阳能热源制成空调机和贮热,或用于化工厂、冶金厂、发电厂的废热回收。
制造压缩机和致冷器
用贮氢材料可制成静态氢压缩机和深冷致冷器。已制成的25K致冷器可用于空间探测、红外探测系统中的冷源,它只须以水为介质和以太阳能作低级能源即可工作。还可以制成77K。液氮致冷器。利用贮氢材料制成的压缩机可用于高压氢装瓶,还可利用太阳能制成海水淡化装置等。
用于氢同位素分离
利用一种或几种新型贮氢材料,可分离同位素氘、氚,以及贮存氘、氚,这在军事工业中有很重要的作用。
用作催化剂
贮氢材料用作催化剂早有报导,如LaNis、TiFe等用于常温低压合成氨工艺以及某些有机化合物加氢工艺。
用作温度传感器
利用上述贮氢材料产生压力的功能以及不同贮氢材料的P—c一T曲线的不同数值,将一小型贮氢器上的压力表改成温度指示盘,经校正后即成温度指示器。它体积小,不怕震动,美国SystemDonier公司生产的这种温度指示器,广泛用于各种喷气飞机上。它还可以改制成火警报警器和窗户自动开闭器等。
作机器人的动力装置
也是利用贮氢材料的压力和机械能功能,某些贮氢材料加热到100℃即可达到6~13MPa的压力,则可用于机器人动力系统的激发器、动力源。其特点是没有旋转部件反应灵敏,便于控制,反弹和振动小。
用作吸气剂
由于某些贮氢合金有较强的吸气能力,特别对氢、COz、CO、水分、甲烷均有一定吸附能力,因此可作为吸气剂,以保持各种真空器件长时间的高真空,在技术上有重要作用。
发展电动车
电动汽车的关键技术是可移动式高效高密度蓄电池。可充式二次电池有多种多样,其中能量密度最高、寿命最长、成本最低、功率密度最大者首推带有高效供氢系统的质子交换膜式燃料电池,这种供氢系统就是由贮氢材料制成的贮氢罐。在21世纪初,这种清洁的电动车,将是城市交通的必然发展趋势,需求量将是极大的。
发展趋势
贮氢材料正向多元化,高容量,低成本方向发展,向复合材料过渡,正在采用新技术。例如有报道说经磁性技术搅拌贮氢量可大大提高。在改善贮氢材料的性能方面的技术还有:
(1)表面微包覆技术;
(2)表面化学处理技术;
(3)薄膜技术,即将贮氢材料制成薄膜;
(4)贮氢材料的浆料技术,即利用某些有机液体与贮氢材料混成均匀浆料,有利于改善贮氢材料的导热性能及流动性。
其他制备贮氢材料的新工艺有采用铝热还原法及自蔓延高温合成技术从钛铁矿、钒铁矿直接还原成贮氢材料,还有回收和再生贮氢材料的技术等。