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目前全球范围内的化石燃料过度使用现象导致了前所未有的环境问题和能源短缺问题日益严重,为了缓解这一现象,必须寻找其他可再生清洁能源取代化石燃料的使用,其中氢能被认为是非常有前景的清洁能源之一。氢能在利用过程中,储存和运输是最为关键的步骤之一。其中固态形式储存氢气的金属氢化物储氢技术与气态高压储氢以及液态低温储氢方式相比具有更高的单位储氢密度和其他一系列优点,为氢气储运提供了一种安全有效的方法。但是固态储氢目前同样存在一些缺点,在一个密封的金属氢化物容器中,随着吸氢过程的进行,金属氢化物会发生体积膨胀而对容器内壁产生一个压力。本文综述了氢能的应用和发展前景,常见的氢气储存方法,包括高压气态储氢、低温液态储氢,金属氢化物固态储氢,其中金属氢化物固态储氢作为重点详细介绍,通过分析金属氢化物的优缺点,探究金属氢化物固态储氢方式的安全隐患,从而引出本研究课题的研究主体。1.以MlNi4.5Cr0.45Mn0.05合金为例,探究储氢合金吸放氢过程中膨胀应力大小的影响因素及应力产生机理本研究建立了密闭圆柱形反应器中MlNi4.5Cr0.45Mn0.05合金氢吸收-释放过程膨胀应力的检测系统。该应力检测系统是本课题通过大量理论计算以及风险评估后自行设计的一套体系,能够实时在线检测反应器内储氢合金在吸放氢过程中产生的膨胀应力。根据检测结果发现,在合金活化过程中内反应器壁上产生相当大的膨胀应力,尽管容器内部仍然具有45%的高自由空间。增加氢气充氢压力和合金填充百分比会增大产生的膨胀应力。由氢吸收引起的金属氢化物颗粒膨胀是膨胀应力演变的固有因素,而在其膨胀被约束的封闭罐中存在颗粒团聚体是造成膨胀应力积累的主要原因。2.探究降低MlNi4.5Cr0.45Mn0.05储氢合金吸氢膨胀应力的方法为减小该膨胀应力,本研究又在原试验系统的基础上建立了一个二甲基硅油/储氢合金混合物样品氢吸收-释放过程膨胀应力检测模型。与原模型对比发现,在相同的充氢压力和合金填充量下,二甲基硅油/储氢合金混合物样品吸氢时对容器内壁的膨胀应力远远小于未添加硅油的MlNi4.5Cr0.45Mn0.05合金样品。并通过对添加的二甲基硅油含量进行量化对比,发现3wt%硅油添加量能够使膨胀应力的减小达到最佳效果。本研究通过对金属氢化物固态储氢器吸氢过程中膨胀应力的研究,为金属氢化物固态储氢器的设计规格提供必要参考,并对有效减小储氢合金吸氢膨胀提供了可行的方案。3.金属氢化物固态储氢器焊缝无损检测储氢容器本身的强度是衡量储氢器安全性的重要指标之一。本研究通过对金属氢化物储氢容器焊缝进行X射线无损检测。发现通过氩弧焊焊接而成的储氢容器焊缝无明显缺陷存在,焊缝质量良好,因此不会因为缺陷的存在影响焊接处的强度以及储氢容器的正常使用寿命。