金属储氢材料

传统的金属储氢材料仍然具有很大的发展空间。针对高密度气态储氢、高容量电化学储氢、氢压缩机等重要的应用,我们主要研究纳米镁基储氢材料、新型稀土储氢材料、高平衡压AB2型储氢合金。

 
 

氢在高纯稀土制备中的应用

高纯稀土金属是高端稀土材料的重要原料。氧与稀土元素结合力很强,是稀土金属中最难去除的非金属杂质。我们利用氢等离子体、稀土金属吸氢等方法产生高反应性的原子态氢,有效去除了稀土金属中的微量氧杂质,获得含氧量低于50 ppm的高纯稀土金属Gd和Tb。

 
 

稀土氢化物调控含氢反应

狭义的储氢特指对氢气的存储,我们将储氢推广到对化学反应氢中间体的可逆吸放,利用稀土储氢材料实现了一系列新型电化学储能和催化过程,拓展了传统稀土储氢材料的应用领域。

 
 

氢化物制氢与燃料电池

我们开发了纳米氢化物水解制氢技术,为便携式氢燃料电池系统提供了先进的储氢解决方案。在户外电源、无人机和潜艇等军民两用领域有广泛的应用前景,已进入成果转化阶段。

 
 
 
 
 
 
 
 
 

☀金属储氢材料

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纳米镁基储氢材料及其应用

Nanotechnology in Mg-based materials for hydrogen storage
Nano Energy, 1 (2012) 590-601
 
 



 

高容量Mg-Y电化学储氢材料:全部由吸氢元素构成的储氢合金

Synergism induced exceptional capacity and complete reversibility in Mg-Y thin films: enabling next generation metal hydride electrodes
Energy Environ. Sci., 11(2018) 1563-1570
 
 
 

室温下快速吸氢的纳米镁基储氢材料

Superior hydrogen storage kinetics of MgH2 nanoparticles doped with TiF3
Acta Materialia, 55 (2007) 4585–4591
 
 

☀氢在高纯稀土制备中的应用

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利用等离子体电弧产生活性原子态氢去除稀土金属中的微量氧杂质.

Removal of gaseous impurities from terbium by hydrogen plasma arc melting:
Int. J. Hydrogen. Energ., 40 (2015) 7943-7948
Purification of terbium by means of argon and hydrogen plasma arc melting:
J. Alloys Compd., 659 (2016) 1-7
 
 

 

利用固溶于稀土金属中的原子态氢去除微量氧杂质

Hydrogen in-situ refining method for preparing high purity gadolinium.
Acta Materialia, 55 (2007) 4585–4591
 

☀稀土储氢材料调控含氢反应

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金属水解电池衍生于经典的镍氢电池,吸氢的同时发电,并将金属水解的热能转化成电能。

Hydrolysis batteries: generating electrical energy during hydrogen absorption
Angew. Chem. Int. Ed., 57 (2018) 2219-2223
 
 

 

储氢与NaBH4电化学氧化的耦合:利用稀土储氢材料提高直接NaBH4燃料电池的能效。

Combining catalysis and hydrogen storage in direct borohydride fuel cells: towards more efficient energy utilization
J. Mater. Chem. A, 5 (2017) 14310-14318
 
 

稀土氢化物——石墨协同储锂:稀土氢化物中负电性的氢可以大幅提高传统锂电石墨负极的容量。

Synergism of Rare Earth Trihydrides and Graphite in Lithium Storage: Evidence of Hydrogen-Enhanced Lithiation
Adv. Mater., 30 (2018) 1704353
 

☀氢化物制氢技术和燃料电池

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氢化物水解反应虽然简单,但将其实用化需要解决氢化物充分转化、减少反应用水、提高制氢反应的可控性和便捷性等一系列问题,涉及材料设计和制备、反应控制、装置设计集成等多个方面。

 


氢化物制氢材料研究

基于MgH2、NaBH4等高储氢密度氢化物,探索新型氢化物制氢体系和制氢机理,解决氢化物高效转化、反应控制等应用中的关键问题。

MgCl2 promoted hydrolysis of MgH2 nanoparticles for highly efficient H2 generation
Nano Energy, 10 (2014) 337-343
Promoting H2 Generation from the Reaction of Mg Nanoparticles and Water Using Cations
Chem. Commun., 49 (2013) 9437-9439
Hydrogen generation from reactions of hydrides with hydrated solids in the solid state
RSC Adv., 6 (2016) 36863-36869
 

氢化物制氢装置和氢燃料电池系统

在材料和反应控制研究基础上,我们研制出高效氢化物制氢制氢装置和氢燃料电池系统,只需注水、连接氢化物燃料管、启动装置,即可驱动燃料电池,燃料管使用完毕后可整体替换。

 
成果主要优势和特色

1、使用便捷:采用独特的轻质氢化物燃料包设计,可快速整体替换。

2、有效储氢密度高:单个氢化物燃料管重量仅为25 g(包含所有材料和外包装),体积仅50 cm3,能够释放超过20 L氢气,实际有效储氢密度高达5%。

3、安全可控:整个体系氢气压力小于1.2 bar,流量在100-1500 mL/min范围内可调,适用于10-150 W不同功率的燃料电池。

 
 

专利申请

60 W氢化物制氢的便携式燃料电池电源

氢燃料电池小车和氢能科普活动