国家标准计划《稀土系储氢合金 压力-组成等温线(PCI)的测试方法》由 TC229(全国稀土标准化技术委员会)归口 ,主管部门为国家标准化管理委员会。
主要起草单位 包头稀土研究院 、内蒙古稀奥科贮氢合金有限公司 。
77 冶金 |
77.120 有色金属 |
77.120.99 其他有色金属及其合金 |
氢能作为清洁高效的可再生新能源而备受关注,我国对氢能的开发和利用非常重视,出台了一些列的政策来支持氢能的开发和利用:《中华人民共和国能源法(征求意见稿)》《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》《能源技术革命创新行动计划(2016-2030 年)》《中国制造2025》等将氢能的发展提高到国家战略高度。
储氢合金材料是发展氢能技术的重要功能材料,由于其具有安全、高效和循环稳定性好的特点而成为氢储存和利用的首选。
目前储氢合金的应用主要包括两个领域:一个是电化学储氢即用于镍氢电池负极材料,另一个是固态储氢,如:储氢罐、氢气净化分离、氢压缩机和制热致冷等。
储氢合金材料的发展经历了AB5、La-Mg-Ni和La-Y-Ni三代。
目前我国已成为储氢合金和镍氢电池的生产大国,国内储氢合金市场需求量约为8800吨/年。
随着各国家禁售燃油车计划的公布,给新能源汽车、动力电池以及储氢合金都带来了新的机遇。
目前储氢合金全球市场需求量约为18000吨/年,仍有增长的趋势。
压力-组成等温线(PCI)特征对储氢合金在镍氢电池中性能的发挥起着至关重要的作用,特别是储氢合金的放氢平台压力对镍氢电池的放电平台和自放电性能有着重要的影响。
而国内储氢合金生产和研究单位测试PCI曲线所采用的方法和测试条件不尽相同,因此测量结果可对比性不强,不利于下游应用企业对储氢合金的评价和电池的设计,也不利于储氢合金的推广应用。
为了解决这一问题,建立完善、客观、规范的储氢合金吸放氢压力-组成等温线(PCI)测试方法标准显得尤为重要。
修订的要点: 在原标准气固反应法的基础上,增加用电化学方法测试储氢合金的PCI曲线,重点对电极的制作所采用的材料试剂的纯度、粒度等以及仪器设备的参数要求进行规范,同时对测试过程中的充放电参数设置和容量、电压的选取进行限定,对数据的换算过程和结果的表达方式进行统一。
修订的必要性: PCI曲线可通过气固反应法测定,也可以通过电化学方法测定,对于平衡氢压低于0.1MPa的储氢合金两种方法均可应用,测量结果一致。
就实验方法而言,气固反应法设备复杂,必须有一套高压高真空装置,一次只能测定一个样品,实验周期相对较长,所需样品质量在2-5 g,并且实验耗材成本较高。
电化学方法设备简单,只要求将储氢合金制成电极即可,可多个样品同时进行测定,实验周期相对较短,所需样品质量小于1g。
由于镍氢电池对储氢合金平台压的基本要求是小于0.1MPa,因此所有用于镍氢电池负极材料的合金均可采用电化学方法测量。
目前许多单位采用电化学方法测试储氢合金的PCI曲线,如钢铁研究总院、河北工业大学、内蒙古科技大学、鄂尔多斯应用技术学院、安阳师范学院等,但各家测试时所采用的合金粉与羰基镍的比例不同、程序设置以及容量和电压的选取不尽相同,导致测试结果存在差异,因此有必要补充PCI曲线的电化学测试方法。
本标准适用于测试储氢合金吸放氢压力-组成等温线。 本标准主要对测试储氢合金吸放氢压力-组成等温线的测试方法进行修订与完善。 在原气固反应法的基础上,增加用电化学方法测试储氢合金的PCI曲线,重点对电极的制作所采用的的仪器设备的参数要求、材料试剂的纯度、粒度等进行规范,同时对测试过程中的充放电参数设置和容量、电压的选取进行限定,对数据的换算过程和结果的表达方式进行统一。