ความคืบหน้าการวิจัยวัสดุกักเก็บไฮโดรเจนที่ใช้ไททาเนียม

จากความดันสมดุลต่ำของการดูดซับไฮโดรเจนของไททาเนียมบริสุทธิ์และซีรีส์ TiZr ความสามารถในการตรึงฮีเลียมที่แข็งแกร่ง คุณสมบัติทางเคมีที่เสถียร และความปลอดภัยสูงของไฮไดรด์ที่ก่อตัวขึ้น จึงสามารถใช้เก็บไฮโดรเจนในระยะยาวได้ ปัญหาสำคัญที่ต้องแก้ไขคือการลดความจุการเก็บรักษา จากความดันสมดุลสูงของการดูดซับไฮโดรเจนของระบบ TiFe และระบบ TiMn จึงสามารถพัฒนาและวิจัยเพื่อกักเก็บไฮโดรเจนและสูบน้ำในกระบวนการผลิตได้ ปัญหาสำคัญที่ต้องแก้ไขคือการตระหนักถึงการรีไซเคิลวัสดุซ้ำ ๆ และลดต้นทุน

เพื่อแก้ปัญหาข้างต้น แนวทางการวิจัยในปัจจุบันจึงมุ่งเน้นไปที่การทดแทนองค์ประกอบเป็นหลัก หวังเป็นอย่างยิ่งว่าจากการวิจัยการผสมแบบสามส่วนหรือแบบผสมหลายส่วน การดูดซับและการคายไฮโดรเจนและคุณสมบัติที่ครอบคลุมของโลหะผสมหลายองค์ประกอบจะได้รับการพัฒนา

1. ไทเทเนียมบริสุทธิ์

ไททาเนียมมีประสิทธิภาพที่เหนือกว่าในการกักเก็บไฮโดรเจนเมื่อเทียบกับวัสดุอื่นๆ ประการแรก ไททาเนียมมีข้อได้เปรียบในการดูดซับและดูดซับไฮโดรเจนอย่างรวดเร็ว นอกจากนี้ ความดันสมดุลสำหรับการดูดซับไฮโดรเจนของไทเทเนียมที่อุณหภูมิห้อง (25 องศา ) คือ 10-8 Pa และความดันสมดุลของการดูดซับที่ต่ำจะลดการสูญเสียไฮโดรเจน ประการที่สอง ในแง่ของความปลอดภัย สารประกอบไททาเนียม-ไฮโดรเจนมีความเสถียรมาก ง่ายต่อการจัดการแม้เมื่อสัมผัสกับอากาศที่อุณหภูมิห้อง และไฮโดรเจนจะไม่ถูกปล่อยออกมาเว้นแต่จะใช้อุณหภูมิสูง ในที่สุด ไททาเนียมเป็นโลหะที่มีต้นทุนต่ำ และไททาเนียมมีมากมายในทรัพยากรธรรมชาติ เนื้อหาในเปลือกโลกมีมากกว่าเหล็ก 5 เท่าและทองแดง 100 เท่า ข้อเสียเปรียบหลักของการเก็บไฮโดรเจนไททาเนียมคืออุณหภูมิการดูดซับของไททาเนียมไฮไดรด์สูงเกินไปและการกักเก็บมีมาก เพื่อให้ความดันไฮโดรเจนสมดุลถึง 100kPa จะต้องทำให้ร้อนที่อุณหภูมิใกล้ 800 องศา

2. ระบบ TiFe

โลหะผสม TiFe เป็นวัสดุกักเก็บไฮโดรเจนชนิดหนึ่งที่มีประสิทธิภาพดี และยังเป็นโลหะผสมกักเก็บไฮโดรเจนชนิด AB ทั่วไปอีกด้วย ในปี 1974 มันถูกค้นพบโดย Reilly และ Wiswall ในสหรัฐอเมริกา ในฐานะที่เป็นวัสดุกักเก็บไฮโดรเจน โลหะผสม TiFe ได้รับการศึกษาอย่างค่อยเป็นค่อยไป เจ้าหน้าที่ให้ความสำคัญและได้ทำการวิจัยมามาก

หลังจากการเปิดใช้งาน โลหะผสมที่มีฐานเป็น TiFe มีประสิทธิภาพการดูดซับและการแยกไฮโดรเจนที่ดีกว่า และความสามารถในการดูดซับและการแยกออกสำหรับไฮโดรเจนนั้นค่อนข้างใหญ่ และความสามารถในการดูดซับไฮโดรเจนสูงสุดจะขึ้นอยู่กับ (ส่วนมวล) และความดันไฮโดรเจนสมดุลในการดูดซับที่ห้อง อุณหภูมิ 300kPa โลหะผสมที่มีฐานเป็น TiFe มีข้อดีหลายประการในฐานะวัสดุกักเก็บไฮโดรเจน แต่ก็มีปัญหาบางประการเช่นกัน: 1) การเปิดใช้งานทำได้ยาก; 2) ความสามารถในการกักเก็บมีขนาดใหญ่

3. ชุด TiZr

Zr และ Ti เป็นองค์ประกอบโลหะของกลุ่ม IVB เช่นเดียวกับ Ti Zr ยังเป็นวัสดุโลหะที่มีความหนาแน่นในการดูดซับไฮโดรเจนสูง จากการศึกษาพบว่าอัตราส่วน Ti/Zr ที่เหมาะสมสามารถปรับปรุงคุณสมบัติของโลหะผสมได้ นอกจากนี้ การเพิ่มโลหะองค์ประกอบที่สาม M (โดยที่ M คือ Co, Cr, V, Fe เป็นต้น) ยังสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพการจัดเก็บไฮโดรเจนของ TiZr Benvenuti C และคณะ ได้แสดงให้เห็นว่า TiZrV มีประสิทธิภาพการดูดซับไฮโดรเจนที่ดีและมีการใช้งานที่หลากหลายในด้านของไฮโดรเจนและการจัดเก็บไอโซโทปและการทำให้บริสุทธิ์ ผู้มีโอกาสเป็นลูกค้า