[发明专利]一种风电储能用稀土‑钛铁储氢合金有效
申请号: | 201510623781.4 | 申请日: | 2015-09-25 |
公开(公告)号: | CN105132741B | 公开(公告)日: | 2017-03-22 |
发明(设计)人: | 张羊换;尚宏伟;李龙文;赵栋梁;祁焱;郭世海 | 申请(专利权)人: | 钢铁研究总院 |
主分类号: | C22C14/00 | 分类号: | C22C14/00;C22C1/03 |
代理公司: | 北京中安信知识产权代理事务所(普通合伙)11248 | 代理人: | 张小娟 |
地址: | 100081 *** | 国省代码: | 北京;11 |
权利要求书: | 查看更多 | 说明书: | 查看更多 |
摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 风电储 能用 稀土 钛铁储氢 合金 | ||
技术领域
本发明属于储氢合金技术领域,涉及一种风电储能用稀土-钛铁储氢合金及其制备方法。
背景技术
风能作为一种清洁的可再生能源,已成为世界上发展速度最快的发电途径,正向大规模、大容量、产业化的方向发展。目前,风力发电存在三方面不足。第一,风电在电压、频率及相位上有着剧烈的波动性,为了维持电网的稳定,电力公司限制风电的上网量不能超过电网容量的10%。第二,我国风力发电地区距离负荷中心较远,需要大规模远距离输电线路。第三,风电具有反调峰特性,即夜晚用电负荷处于低谷时,风力发电量较大,当风电电量远大于低谷用电负荷时,为了保持系统的安全稳定,也会出现限电弃风的现象。根据国家能源局公布的数据,在2013年,风电并网容量为7.716×107kW﹒h,但限电弃风量为1.62×1010kW﹒h。
为了解决风电并网容量的限制、输送电能成本过高和限电弃风等问题,各种储能技术得到了广泛研究。例如,抽水蓄能技术,该技术已经成熟且投资较低,但由于我国风力发电地区,如甘肃、内蒙等千万千瓦级风电基地都处于缺水地区,且地势较为平坦,无法建设大规模抽水蓄能电站;蓄电池储能技术,该技术可控性较好,但是价格昂贵;其他的储能方式,如压缩空气储能、飞轮储能、化学储能等都因为效率太低、容量太小、费用太高而不能大规模使用。
氢气被认为是可再生能源的最佳能量载体,它易与电互相转换,能在发电和电网供应之间实现平衡。在电网用电负荷较低时,将风电直接制成氢气储存起来,在电网处于用电高峰时,再将储存的氢气通过燃料电池转化为电能回馈给电网,这是解决风电储存的一种新途径,它具有储存时间长、反应时间快、无污染等优势。
风电直接制氢及燃料电池发电系统涉及到电解水制氢、储氢、燃料电池、逆变及风电能量控制等技术,电解水制氢、燃料电池、逆变及风电能量控制等技术都较为成熟,大规模、高效、安全的储氢技术是氢能储能规模应用的关键。
金属氢化物储氢,即利用金属氢化物储氢合金来储存和释放氢气。这是利用某些金属或合金与氢反应后以金属氢化物形式吸氢,生成的金属氢化物加热后释放出氢。金属氢化物储氢密度可达标准状态下氢气的1000倍,与液氢相同甚至超过液氢。金属氢化物储氢方式具有以下特点:储氢重量密度比大、体积比大,安全性好,氢气纯度高,可逆循环等。
对于金属氢化物储氢技术在大规模风电储能中的应用,最大的障碍是成本过高。目前储氢材料主要采用LaNi5系合金,但稀土和镍的价格较高是其成本过高的一个重要原因。钛铁合金是AB型储氢合金的典型代表,它具有以下优点:首先,钛铁合金的储氢量大,理论值为1.86wt%,合金的吸放氢平台斜率小,氢化物的分解压仅为几个大气压,动力学性能良好,非常适合工业应用。此外,Fe、Ti两种元素在自然界中储量丰富,价格便宜,有利于大规模推广应用。但钛铁合金的主要问题是活化过程复杂且活化条件苛刻,未经活化的合金无法在室温下完成可逆吸放氢。另外,钛铁合金中当Ti含量不足,如低于45.7%时,合金中TiFe相与Fe2Ti共存,Fe2Ti是不吸氢相,会导致吸氢量减少。如果Ti含量超过48%,Ti将固溶到TiFe中,固溶的Ti在吸氢时生成十分稳定的TiH2,造成可逆容量下降。
研究人员从元素添加和替代、晶体结构及塑性变形等角度改善钛铁合金的吸氢活化性能。研究发现添加Al、Cr、Mn、Cu、Zr、Mg、S、V、Ni等元素,合金的活化次数大大降低,只需1-3次,但活化条件仍较苛刻,需要300℃的高温。另外,研究人员采用机械合金化、轧制和扭转等方法使合金发生严重塑性变形,使合金内部形成高密度晶体缺陷(如面缺陷、线缺陷、点缺陷),这对合金的活化性能,乃至对活化后合金的吸放氢动力学特性的改善产生了积极的影响。
发明内容
本发明的目的在于提供一种风电储能装置用稀土-钛铁储氢合金及其制备方法,使钛铁储氢合金的活化性能大大改善。
为实现上述目的,本发明的技术方案如下:
该专利技术资料仅供研究查看技术是否侵权等信息,商用须获得专利权人授权。该专利全部权利属于钢铁研究总院,未经钢铁研究总院许可,擅自商用是侵权行为。如果您想购买此专利、获得商业授权和技术合作,请联系【客服】
本文链接:http://www.vipzhuanli.com/pat/books/201510623781.4/2.html,转载请声明来源钻瓜专利网。