储氢材料中PCT吸附率曲线检测方案(化学吸附仪)

国仪量子CIQTEK用量子技术感知世界Feel the world in a quantum way 高温高压吸附仪在储氢材料表征中的应用 氢能因其可再生、易获得、热值高、无污染等诸多优良特性，被视为未来清洁能源的重要来源。目前，储运是氢能发展的关键技术难点，低温液化和高压存储因安全、经济等因素无法大面积推广。 01储氢材料 固态储氢是利用固体材料对氢气的物理吸附和化学反应作用，将氢能储存在固体中，是一个兼具安全，高效和高密度的储运方案，得到众多材料研究者的青睐，国仪精测作为储氢材料性能评价设备的供应商，深切感受到了行业的蓬勃发展。 储氢材料 储氢材料的性能表征主要包括热力学性能和动力学性能 ，PCT 曲线是热力学性能的主要表征手段，可以体现储氢材料的吸放氢量，吸放氢压力，滞后特性等。以下列两组 PCT 曲线为例： 吸附 冰 60-0 500恤 1.0 图1 图2 图1为稀土合金 LaNis的 PCT曲线， LaNis理论上一个晶胞中多多储存8个氢原子，但一般认为实际储存数量不会大于6个；当储存数量为6个时，理论吸氢量为 1.37%，与实验结果相符；图示LaNis有明显的滞后效应，有学者认为是氢原子的半径大于 La Ni 原子构成的多面体间隙半径，吸氢后引起多面体畸变所造成； LaNis是发现较早的储氢材料，且因其吸放氢速率快，压力较低，而得到了广泛的研究。 图2为镁基储氢材料的一种，如图示吸放氢平台压力低且恒定，吸氢量高，无滞后效应，因此镁基储氢材料在近些年达到了快速的发展。 02 PCT吸附速率曲线 PCT曲线也可以以时间为横坐标，吸附量为纵坐标，从动力学角度评价材料的吸氢速率。 图3 -0- PCT吸送国 图4 图 3 为 PCT 曲线绘制时同时得到的单点平衡速率图； 如果单纯评价材料饱和吸氢时间，通常的实验方法是直接充压至最高压力状态(例如：20Mp)，通过等温线走势判断饱和吸氢时间，如图4所示。 03 循环实验 图5 循环次数 时间(分钟) 吸附温度(9) 绝对压力(bar) 1 300.0432 300.000000 18.748038 2 540.1479 300.000000 18.790223 3 784.4342 300.000000 18.744402 4 1034.2274 300.000000 18.728358 5 1271.5828 300.000000 18.713852 6 15075621 300.100000 18.899899 7 1749.9917 300.100000 18.803105 8 1988.5725 300.000000 18.811859 9 2228.7224 300.000000 18.808510 10 2467.3009 299.900000 18.802320 图6 多次循环后，图谱的重复性越高，说明材料的耐用性越好；如图5所示的10次重复实验，最大吸氢量基本一致；循环实验一直是储氢材料表征的难点，在高温高压工作环境下，为了降低实验误差，操作者往往采取增大取样量的做法，但循环实验的脱附过程，是无法累计进行的，需尽量控制取样量以达到完全脱附的状态。为了平衡这一矛盾需求，需要仪器在管路腔体设计、管路气密性、温度控制 均一性、压力读取精度、气体投气量控制(如图6)，高温高压气体行为修正等各方面做到精准处理。 04 TPD 脱附实验 最后我们介绍 TPD 脱附实验在储氢材料评价中的应用。 图7 TPD 曲线可以直观反映材料的脱附温度和活性点位数量；如图7显示，为了排除仪器性能因素对测试结果的影响，通常做法是在 TPD 脱附曲线中同时记录升温速率。因为高压状态下，温度的微小波动也会对测试结果造成显著影响，所以升温速率和温度精度都需要得到精确控制。 氢能发展任重道远，国仪与您携手共进! ww.ciqtek.com 氢能因其可再生、易获得、热值高、无污染等诸多优良特性，被视为未来 清洁能源的重要来源。目前，储运是氢能发展的关键技术难点，低温液化 和高压存储因安全、经济等因素无法大面积推广。