用于储氢应用的TiFeMn合金在等比例放大100L装置中混合：程序和表征

用于储氢应用的TiFeMn合金在等比例放大100L装置中混合：程序和表征

在这项工作中，在工业混料装置中进行了用于储氢目的的FeTiMn合金的机械混合。从技术角度来看，TiFe氢化物是令人感兴趣的，因为其组成元素Ti和Fe的丰度和低成本，以及其高体积氢容量。然而，TiFe很难活化，通常需要在400℃以上进行热处理。

在100L工业研磨装置中研磨仅10分钟的TiFeMn合金在没有任何热处理的情况下显示出优异的储氢性能。经研磨的TiFeMn合金不需要任何活化程序，并且表现出快速的动力学行为和良好的循环稳定性。研磨的TiFeMn合金的微观结构和形态特征表明，即使在如此短的研磨时间后，该材料也呈现出减小的颗粒和微晶尺寸，经研磨的TiFeMn的精细微观结构被认为是氢吸收-解吸性能提高的原因。

图1 CM 100工业规模磨机惰化过程中氧气浓度、压力和温度的演变

图2 CM100工业规模磨机中研磨过程中的氧气浓度、压力和温度

图3 第一次氢化：A原样TiFeMn和B原样研磨TiFeMn（CM08）合金，在室温和约15和50 bar H2下没有显示出吸收

图4 A未经预先活化的研磨态TiFeMn（CM100）的第一次氢化。B作为所接收的样品，在先前活化后的第5次氢化（虚线）和在没有先前活化的情况下研磨的TiFeMn（CM100）的第5个循环（实线），在室温和约20巴H2下的吸收

图5 研磨态TiFeMn：A加氢和B脱氢动力学行为的循环，条件：20℃和1.0~1.5 barH2

结论

这项工作表明，铁钛合金的混合是加工大量工业相关合金的可行途径，其目标是制造氢（或通常的能量）存储系统。这种工艺的低成本（对于4320吨/年的CM900，低至0.68 V/kg）加上大批量和短研磨时间，有助于使这种储能系统成为一种经济可行的方案，这对许多应用来说都很有趣。需要大量此类氢化物的存储系统已经投入使用，如德国和意大利Navies的U212A潜艇或澳大利亚Samuel Griffith爵士大楼的离网能源管理系统。正在设想将氢化物作为二次氢存储器用于大规模太阳能热能存储，对于所有这些系统以及未来将要开发的系统，氢化物的高效、低成本处理路线是必要的，特别是如果它消除了对热活化过程的需要，而存储系统并不是为此而设计的，本文所介绍的路线是一个很好的候选者。