NbHfNi三元合金的微觀結(jié)構(gòu)和氫透過特性研究.pdf

1、隨著燃料電池、半導(dǎo)體工業(yè)、石化工業(yè)的飛速發(fā)展,市場對超高純氫氣的需求量日益增多.目前工業(yè)上主要用鈀合金膜擴(kuò)散法分離提純氫氣,雖然鈀膜滲透技術(shù)早已實現(xiàn)了商品化,然而現(xiàn)在鈀合金膜的規(guī)模遠(yuǎn)不能滿足高純氫的純化與分離的要求,性能和成本更不能滿足未來氫氣生產(chǎn)的需求.
　　無鈀合金膜在近二十年才引起人們的關(guān)注,但由于生產(chǎn)成本低、氫滲透性能好發(fā)展非常迅速,其中Nb基三元氫透過合金膜材料是非常有潛力的滲氫膜.合金中包含BCC-Nb固溶體和共晶結(jié)構(gòu)

2、,BCC-Nb固溶體起氫透過作用,共晶結(jié)構(gòu)主要抑制氫脆性。NbxHf(1-x)/2Ni(1-x)/2氫透過合金是一種很好的氫透過材料,通過對材料微觀結(jié)構(gòu)的研究能夠深入了解此材料具有良好的抗氫脆性的原因,吸氫性能可以反應(yīng)氫氣在材料的溶解率,進(jìn)一步計算出材料的氫擴(kuò)散率,對于改進(jìn)材料的滲氫率提供可靠依據(jù).另外系統(tǒng)研究材料的儲氫性能,可以探索材料作為燃料電池負(fù)極材料的可能性。
　　第一章簡要介紹了目前存在的幾種氫滲透合金膜的研究進(jìn)展和各自

3、的優(yōu)缺點,重點討論了氫滲透合金膜的工作原理、氫滲透性能和制備方法;詳細(xì)分析了影響氫滲透性能的關(guān)鍵因素,包括氫滲透系數(shù)、氫擴(kuò)散系數(shù)、氫溶解系數(shù)和氫脆性,提出了通過改善氫滲透合金膜的微觀結(jié)構(gòu)以提高膜材料的抗氫脆性、提高氫滲透系數(shù)和擴(kuò)散系數(shù)的方法,最后對合金膜的發(fā)展趨勢進(jìn)行了探討. 第二章簡單介紹了鈮含量對鈮基三元氫透過合金的影響及目前NbHfNi氫透過合金膜的研究現(xiàn)狀,并且闡明了本文的研究意義及研究內(nèi)容和研究路線.
　　第三章

4、重點介紹了實驗材料的制備及實驗中用到的測試方法,具體包括儲氫性能測試、動力學(xué)測試及動力學(xué)擬合、熱力學(xué)的計算以及微觀組織結(jié)構(gòu)的分析.
　　第四章通過PCT曲線計算出了不同溫度下氫氣在材料中的溶解率和擴(kuò)散率,分析了二者對滲氫率的影響,探索了改進(jìn)材料滲氫率的方法.
　　第五章分析了材料的微觀結(jié)構(gòu)和儲氫性能,探索共晶結(jié)構(gòu)可以抑制氫脆性的原因,從動力學(xué)和吸氫量上分析材料具有良好的滲氫率的原因.
　　第六章是對本項研究的總結(jié)與展望