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采用新能源发电,推动智能电网发展,是世界能源科技发展的新方向。但风能、太阳能等发电方式的不稳定性导致电网并网困难,发展大容量、长寿命、高功率的储能方式有利于维持电网系统的稳定性,解决该技术难题。氢能是一种清洁高效的能源形式,氢储能应用于新能源稳定并网在发达国家得到了大力扶持与发展,我国目前也在致力于该领域的研究。安全高效的储氢技术是氢储能系统的瓶颈,固态-高压复合储氢方式兼具高体积储氢密度、高安全系数以及良好的吸放氢动力学性能等优点,是现阶段具有良好发展前景的储氢方式,开发综合性能优良的储氢合金是其中的关键技术。电网氢储能系统用储氢合金需要具备优良的吸放氢动力学性能、适中的坪台压以便能够结合现有钢瓶储氢的经济性好和便利性,从而实现大规模应用等特点。AB2型Ti-Cr基储氢合金具有易活化、吸氢量高、滞后系数小且成本低等优点,本文在该体系合金基础上通过合金化方法对其储氢性能进行调节,采用Zr对Ti进行取代改善合金的吸氢量,调节Fe对Cr的取代量调整合金的坪台压及压缩系数,Mn对Cr进行取代改善合金的坪台特性,以及添加稀土元素Ce减少合金中杂相析出,进一步改善合金吸放氢性能的几种方法。研究发现,Zr对Ti进行取代以后,合金为C14型Laves相,晶格膨胀,晶胞体积增大。吸放氢性能测试结果显示合金的吸氢量随着Zr对Ti原子取代量x值的增大而提高,但坪台压下降,同时滞后系数以及坪台斜率都增大。本章优选出x=0.10的合金样品为下一步研究的基础,该成分合金吸氢量(HSC)为1.503wt.%,同时合金65℃下的放氢压为14.01MPa,与钢瓶储氢压力相当,25℃下坪台压为4.63MPa,同时具有相对较低的滞后系数Hf=0.109与坪台斜率Sf=1.623。为进一步降低合金25℃下的坪台压,同时保证温和条件(65℃)下合金的放氢压与钢瓶储氢压力相当,需要提高合金压缩系数,采用降低Fe含量的方法。分析测试表明,随着Fe对Cr进替代量的减少,合金压缩系数增大的同时坪台压也会降低,吸氢量逐渐增大。综合考虑合金的储氢性能参数,本章优选Fe对Cr取代量y=0.30的合金样品作为下一步研究的基础。此时,合金室温下吸氢压Pa(25℃)=3.47MPa,压缩系数 RP(65℃/25℃)=3.81,吸氢量 HSC=1.562wt.%,滞后系数 Hf0.117,S=2.048。在前两章研究过程中发现,铸态合金中除了 C14型Laves相外会有少量富Ti相析出,会导致合金首次活化后部分氢难以释放,从而使合金首次活化及第二次活化过程中吸氢量产生衰减。为改善这一问题,在前两章优化得到的合金成分中添加稀土元素Ce。结果表明,Ce添加量达到2wt.%时合金中杂相的析出得到抑制,三次活化动力学曲线合金吸氢量均保持稳定。Ce较强的夺氧能力抑制了 Ti与O结合形成TiOx析出,使更多的Ti原子融入基底相中,从而造成晶格略有膨胀,使合金坪台压略有降低。为改善合金坪台特性,采用Mn对Cr进一步取代。当Mn对Cr取代量较少(z≤0.15)时,合金坪台压的提高并不显著,但能够有效改善合金的坪台特性,引入Mn对Cr进行替代以后合金的坪台斜率都很低。z=0.15的合金样品吸氢量1.709wt.%,25℃吸氢坪台压3.42MPa,65℃放氢压达到11.91MPa,压缩系数Rp(65/25)= 3.49,滞后系数0.140,坪台斜率1.49,综合性能优良,有望结合钢瓶储氢技术应用于电网氢储能系统。