储氢合金以其高超的本领在许多方面得到应用,成为人们储存和利用氢气的得力帮手,并将获得进一步发展。
人们利用储氢合金在吸氢时放热,而放氢时又要吸收热量的本领进行蓄热制冷。例如,镧镍储氢合金在吸氢时放出的热约为210千焦/千克,而金属镁在吸氢时放出的热高达3182千焦/千克,其能量是非常大的。利用储氢材料的这种特性,就可进行蓄热制冷。
利用储氢合金蓄热的原理与蓄电池相似。例如,将工厂低温排放的热量或太阳能作用于储氢合金上,它在吸热时放出氢,所放出的氢储存在氢气瓶里;而当人们需要热水时,只要给氢气瓶加少量的压力,储氢合金就会进入放热反应,在吸氢的同时放出热量,从而将热交换管中的水加热,供人们使用。在吸氢放热的过程中,氢气并不消耗,它只是和储氢合金一起组成了蓄热器。
美国、日本等国根据上述利用储氢合金吸收太阳能装置的原理,制成了一种简单的吸收太阳能装置,并已投放市场。(www.xing528.com)
日本北海道电力公司等还研制成功家用冷暖气设备,并于1985年正式投入使用,每小时可提供6.28亿焦耳的能量。这种利用储氢合金热泵原理制成的冷暖气设备是这样工作的:夏天,太阳光照射在M1储氢合金上,由于加热它便吸热放氢,而吸热使周围空气温度降低,所产生的冷气用来使房间降温,与此同时所分解出的氢气通过管道送入M2储氢金,又将氢储存起来;冬天,将M2储氢合金在较低温度下加热,所分解出的氢气通过管道送入M1储氢合金,M1储氢合金便吸氢放热,所产生的热量供房间取暖。这种冷暖气设备既不使用电能和消耗燃料,又不需要复杂的设备,而且效能还是很高的。例如,以镧镍储氢合金作为M1储氢合金,它在60℃的低温便可分解放出氢气,而作为M2储氢合金的镧镍铝储氢合金,在吸氢时由于氢化反应可产生100℃以上的高温,完全可满足房间取暖的需要。
超纯氢气是现代电子工业和一些尖端技术使用的重要原料,例如用作晶体外延生长时的运载气体等。但通常精制超纯氢气的方法成本很高,现在利用储氢合金就可生产廉价的超纯氢气。目前,不少国家都在利用储氢合金(特别是稀土镍铝和稀土镍锰储氢合金)进行精制超纯氢气的实验研究,并已取得很大进展,有的已开始商品化生产。其中如日本已用稀土镍铝储氢合金处理含有一氧化碳、氮气、氧气等杂质的工业氢气,生产出纯度高于99.9999%的高纯氢气。
利用储氢合金放氢时所产生的压力,通过适当的动力转换装置,即可转变成有用的机械能。用储氢合金制作的压缩机,当向装有储氢合金填充层的压缩机内输入低压氢气时,储氢合金便吸氢放热,将氢储存起来,而放出的热量用通入管子的冷水吸收,然后,将热水通入管子,使储氢合金加热,它便吸热并放出高压氢气,可用来作为驱动力。这种压缩机由于没有复杂的机械零件,所以结构简单,制造成本低,而且工作中不产生噪音,也不会发生机械故障。用储氢合金制成的小型驱动器,因为氢气有缓冲作用,所以耐冲击和过负载,而且重量轻、无噪声,能产生相当大的驱动力。美国、日本等国已利用储氢合金制作机器人的驱动装置,既灵敏可靠又轻便。
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