NbHfNi三元合金的微觀結構和氫透過特性研究.pdf

1、隨著燃料電池、半導體工業(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散法分離提純氫氣,雖然鈀膜滲透技術早已實現(xiàn)了商品化,然而現(xiàn)在鈀合金膜的規(guī)模遠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的需求.
　　無鈀合金膜在近二十年才引起人們的關注,但由于生產成本低、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固溶體和共晶結構

2、,BCC-Nb固溶體起氫透過作用,共晶結構主要抑制氫脆性。NbxHf(1-x)/2Ni(1-x)/2氫透過合金是一種很好的氫透過材料,通過對材料微觀結構的研究能夠深入了解此材料具有良好的抗氫脆性的原因,吸氫性能可以反應氫氣在材料的溶解率,進一步計算出材料的氫擴散率,對于改進材料的滲氫率提供可靠依據.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;詳細分析了影響氫滲透性能的關鍵因素,包括氫滲透系數(shù)、氫擴散系數(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構以提高膜材料的抗氫脆性、提高氫滲透系數(shù)和擴散系數(shù)的方法,最后對合金膜的發(fā)展趨勢進行了探討. 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、動力學測試及動力學擬合、熱力學的計算以及微觀組織結構的分析.
　　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散率,分析了二者對滲氫率的影響,探索了改進材料滲氫率的方法.
　　第五章分析了材料的微觀結構和儲氫性能,探索共晶結構可以抑制氫脆性的原因,從動力學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與展望