新能源材料_百度文库

　　新能源材料_百度文库影响电化学性能的因素： 1）化学组成：镍含量、添加剂、杂质； 2）粒径及粒径分布； 3）表面状态； 4）微晶晶粒尺寸及缺陷。

　　(1) 合金要有较高的储氢容量; (2) 合金易活化,作成电极后电化学活性高,电极反应时的可 塑性好; (3) 平衡氢压适中(0. 01～0. 5MPa) , 对氢的阳极氧化具有 良好的催化作用; (4) 在氢的阳极氧化电位范围内,储氢合金具有较强的抗氧 化能力及导热导电性; (5) 在碱性电解液中,合金组分的化学性质相对稳定,抗腐蚀 性能好; (6) 合金原料成本低。

　　• 化学电池 1. 一次电池：碱性电池、碳锌电池、氧化银 电池、水银电池 2. 二次电池：铅酸电池、镍镉电池、镍氢电 池、锂电池 3. 燃料电池 • 物理电池 1. 太阳能电池 2. 原子能电池

　　• 优点：储氢量高、资源丰富、价格低廉。 • 缺点：Mg在碱中易腐蚀，导致电极容量衰退迅速， 循环寿命太短。

　　V基固溶体（V-Ti, V-Ti-Cr）合金吸氢后可以 生成VH和VH2两种氢化物。 优点：储氢量极高； 缺点：电极活性差半岛.综合体育入口、循环寿命短。

　　• Mg2Ni为代表。 • 以溅射和机械合金化合成非晶态薄膜合金，表面 改性，提高催化活性，改善吸放氢热力学和动力 学，改善吸放氢性能。是目前研究的热点材料。

　　锂离子电池是由两 个能可逆的嵌入与脱 嵌的锂离子的化合物 作为正负极构成的二 次电池。充电时,锂离 子从正极中脱嵌, 在负 极中嵌入, 放电时反之。

　　• 1960年代，荷兰和美国先后发现LaNi5和MgNi5 具有可逆吸放氢性能； • 1973，将 LaNi5作为二次电池负极材料研究； • 1984，解决了LaNi5合金在充放电过程中的容量 衰减迅速的问题，实现了利用储氢合金作为负 极材料制造Ni/MH电池的可能； • 1987年，工业化Ni/MH电池投产。

　　• 美国“百万屋顶计划；德国”十万屋顶“计划； 日本1600个屋顶太阳能电池系统等。

　　• 太阳能在地面上约2％转变 为风能，全球风力用于发电 功率可达11.3万亿kW，很有 发展前景。 • 风能与风速密切相关，但风 车材料是关键。－个2.5MW 的风车，转子叶片直径要80 ｍ，包括传动箱的总重达30t； 风车高近百米，用材几百吨。 风车叶片耍有足够的强度和 抗疲劳性能，目前主要采用 玻璃钢或碳纤维增强塑料， 正向增强木材发展。

　　• 如人畜粪便、秸秆、 杂草和不能食用的果蔬， 等等废弃物，经过细菌发 酵可以产生沼气(甲烷占55

　　沼气做燃料和照明，燃烧 后生成二氧化碳和水，不 污染空气，不危害人类健 康，并可以大大减少垃圾 的数量。

　　• 潮汐的发生是地球受月球和太阳引力的影响而引 起的涨潮时海水向岸边冲去，落潮时又退回海中半岛.综合体育入口， 每天有规律地往复运动。受海岸、港湾地形的影 响，海面的高度在和低潮时有很大差别。可 以用来推动机械装置，又可以用来发电。

　　• 氢是理想能源，热值高、无污染。 • 存在的问题：1）氢的来源，只能通过电解水，太 阳能分解水，生物制氢，以及化工、冶金等流程制 氢，这就需要消耗能源；2）在存储、运输及应用 过程中易爆，使材料产生氢脆、氢腐蚀，以及氢渗 漏等。 • 利用方式： 1）直接燃烧；2）储氢：将材料与氢结合成为氢化 物，需要时加热放氢，放完后还可继续充氢。如储 氢合金是高能蓄电池的负极。

　　正极材料（ Ni(OH)2 ）； 负极材料（储氢材料）； 制备电极的基板材料； 电介质材料； 聚合物隔膜； 添加剂； 电池壳体； 密封件；

　　制备方法： 1）化学沉淀晶体生长法（最常用）； 镍盐碱形成微晶核，再长成球形Ni(OH)2 硫酸镍氢氧化钠氨水添加剂 2）镍粉高压氧化催化法；

　　太 阳 辐 射 能 煤，石油，油页岩，天然气，草 木燃料，沼气和由于光和作 用而固定下来的太阳能。 风，流水，海流，波浪海洋热能 ，直接太阳能

　　宇宙射线，流星和星际物质带进地球 大气的能量 地 球 热 能 地震，火山活动 地下热水和地热蒸气（包括温 泉和沸泉） 热岩层 潮汐能

　　• 地球每年接受太阳的总能量为1.8×1018kWh半岛.综合体育入口，相 当于全球能耗的1.2万倍，无污染，是永久性能源。 • 但是，太阳辐射到地球的能量密度太低，只有 1kW/cm2，还受气候影响。 • 太阳能主要利用形式： 1）热能直接利用：如利用镜面或反射槽将太阳光 聚焦在收集器上，由中间介质吸热产生蒸汽，推动 气轮机组发电； 2）光伏效应：太阳能电池。

　　• 广义上讲，在使用能源的过程中发挥作 用的材料都是能源材料。 • 新能源材料： 1）新型二次电池材料； 2）太阳电池材料； 3）燃料电池材料； 4）其他材料：超导材料，核材料

　　2. 提高储能和能量转化效率； 3. 保证核反应堆的性能与安全； 4. 降低新能源的投资和运行成本。

　　正极材料； 负极材料； 电解质材料； 聚合物隔膜； 正负极导电添加剂； 正负极活性物质； 电池壳； 密封件； 防爆片

　　• 铀在自然界中有三种放射性同位 素：U235、U238、U234 ，在衰变 过程中放出热量。在军事上铀主要 用来制造核武器和核动力燃料。用 作核电站反应堆的燃料，发电成本 低。 铀裂变时产生的同位素及其 射线，在工农业生产和科学技术领 域中有广泛的用途。例如，工业无 损检测；农业培育良种，防止病虫 害；医学上灭菌消毒，临床诊断及 治疗等等。 • 核聚变装置对材料要求十分苛刻， 如耐中子辐射、耐高温和抗氢脆等

　　1、金属锂 优点：比容量最高, 3400mAh/g; 缺点：1)充电后在负极表面新沉积的锂缺乏 钝化膜的保护，部分锂将与电解质反应并 被反应物包覆，与电极失去电接触。2)充电 时在负极表面形成枝晶，形成短路，毁坏 电池，甚至爆炸。

　　与尚在广泛应用的Ni/Cd电池相比， Ni/MH电池有如下优点： （1）能量密度高（同尺寸1.5～2倍）； （2）无镉污染—绿色电池； （3）可大电流快速充放电； （4）工作电压1.2V，与Ni/Cd电池有互换性。

　　• AB5型储氢合金为CaCu5型六方结构，典型代表LaNi5。 实用合金为LaNi5多元系，如： La0.7Nd0.3Co2.4Al0.12.5Co2.4Al0.1 • 合金优化：降低成本、获得良好的综合性能 1）A侧用廉价混和稀土Mm（La、Ce、Pr、Nd）替代单 一稀土La； 2）B侧用Co、Mn、Al、Cu、Fe、Ti等替代Ni。 优点：最早开发、技术最成熟、用量最大。 缺点：储氢量较小，成本高。

　　电能，氢能，煤油，汽油，柴油，酒精，甲醇，丙烷， 苯胺，肼，氨，和硝化，黑色火药等

　　 人类能源消费仍以石油、天然气、煤炭等一次 性矿物能源为主。 矿物燃烧导致的空气污染和温室效应严重破坏 生态环境，危机人类的生存！ 节约能源、提高效率、使用新能源、保护环境 刻不容缓！

　　• 能源是指一切能量集中的含能体(如 煤炭石油)和能量过程(如风和潮汐)， 能到达地球表面的，都叫做地球上的 能源。

　　• 从直接利用地热的规模 来说，最常用的是地热水淋 浴，占总利用量的1/3以上， 其次是地热水养殖和种植约 占20%，地热采暖约占13%， 地热能工业利用约占2%。 利用地热能，占地很少，无 废渣、粉尘污染，用后的弃 （尾）水既可综合利用，又 可回注到地下储层，达到增 加压力、保护储层、保护地 热资源的双重目的。