打破国外专利限制 北方稀土新型稀土储氢材料增大放电容量

2020-07-13 08:22
 
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  发展高效、零排放的氢能技术是21世纪全球重大战略需求,目前规模化应用的稀土储氢合金是发展氢能技术的重要材料。

  近期,稀土院自主开发的新一代高容量La-Y-Ni系储氢合金材料已进入试验阶段,正在等待工厂的试验结果。

据稀土院技术专家、正高级工程师闫慧忠介绍,稀土院研究发现钇(Y)元素能够抑制二元La-Ni合金的氢致非晶化,产品能够解决前两代储氢合金产品存在的问题。虽然La-Y-Ni合金材料的应用研发工作取得了一些进展,但对材料的结构以及结构与性能的关系还未系统和深入地研究,成为制约成果转化的技术瓶颈和核心科学问题。

  通过开展基础研究工作,构建含H的La-Y-Ni体系热力学相图数据库,实验分析具有优异储氢性能的La-Y-Ni合金吸放氢动力学机理,为La-Y-Ni型储氢合金的实用研究提供理论基础;研究La-Y-Ni储氢合金的主要组成元素、制备技术和工艺条件对形成合金相结构的影响规律、合金的组织结构及其对材料性能的影响规律、合金材料容量衰减机理,通过组成设计和合成技术可控制备目标合金,为高效开发La-Y-Ni系储氢合金材料产品提供科学基础和理论指导。

  基于基础研究得出的结果,稀土院建成年产300吨储氢合金材料的工业性试验生产线,分别利用200 Kg中频感应炉采用浇铸工艺、300 Kg中频感应炉采用快淬工艺研制合金产品,探索和优化工艺条件,研究了化学计量比、组成元素、成分控制、浇铸和快淬制备工艺、热处理工艺、组织结构、测试方法及其相互关系和影响规律。通过实验,300Kg/炉中频感应炉生产的合金性能达到实验样品指标,电化学容量超过370 mAh·g-1,试制的AA型电池表现出优异的充/放电循环稳定性。

  新型高容量La-Y-Ni系储氢材料,实际放电容量达到390mAh/g以上,超过了传统LaNi5型储氢合金的理论容量,解决了高容量La-Mg-Ni系储氢合金难以制备的问题,综合性能满足市场需求,突破了国外的专利限制。