试论稀土储氢合金粉的生产及实际应用

钟 鸣，皮 雄

（江西江钨浩运科技有限公司，江西 南昌 330096）

稀土与过渡元素的合金是一种在较低温度下也可吸放氢气，通常将这种合金称为储氢合金。在不断发展的过程中，相关科学家对这类稀土储氢合金的自身特性进行了研究，发现其存在工业生产的价值，可以有效应用到充电电池制造中。我国早在2000年对稀土储氢合金粉的产量就已经达到了2200t，在产量上取得了一定的优势，光从产量上来看，我国的生产能力就已经达到了国际的领先地位。

1 稀土储氢合金粉的生产

就我国当前的工业生产情况来看，在进行稀土储氢合金粉生产的过程中，较为常见的生产方式为熔炼法、熔炼快冷法、合成法以及气相沉积法四种生产方式。而在实际生产作业中，最长被使用的方法为熔炼法和熔炼快冷法，下面就针对常用的生产方法进行阐述。

（1）熔炼法。在熔炼法中所采用的主要生产原料为Mm（La，Ce，Pr，Nd，Sm）和Ni，主要生产方式为，将纯度在99%以上的Mm和Ni中，添加纯度同样在99%以上的适量Co、Mn和Al物质，采取一定的比列配置之后，将配置完成的混合原料放置在真空感应炉内部进行熔炼操作。在此过程中，原料混合物是处于真空的环境下，为此，在纯度上可以得到有效保障。在熔炼一段时间之后，原料混合物会以液态合金的方式呈现，此时，便可以进行浇铸操作。

为了保证储氢合金粉的生产质量，需要对各个生产工序进行严格控制，总结来说，熔炼生产的主要工序包括一下内容：原料准备→材料配比→装炉操作→熔炼→浇铸→破碎碾磨→质量检测→真空包装→入库保存。在实际生产作业中需要真空感应炉、水冷模、破碎机、碾磨器以及真空包装设备的支持。由于该种生产方式与其他生产方式相比，具有操作便利，产品质量好的优势而被大量应用。

（2）熔炼快冷法。与熔炼法的不同之处在于对原料的选择和熔炼之后的作业环节中，采用熔炼快冷法进行稀土储氢合金粉生产时，需要选用浓度在99%以上的Mm、Ni、Co、Mn和Al作为主要生产原料，将这些原料按照生产质量需求进行合理配比之后，充分混合放入真空感应炉内，使其在真空的环境下被快速熔炼成液态的合金。将液态合金浇在旋转运行下的铜辊上，使其快速冷却成型，之后利用破碎机和碾磨器将其制作成细度相当的合金粉，再经过热处理使其形成可以出售的合金粉产品。

熔炼快冷法的主要生产流程为：原料选择→材料配比→装炉操作→熔炼→浇铸→快速冷却→破碎碾磨→热处理→质量检测→真空包装→入库保存。对比可以发现仅与熔炼法相差两个生产环节，为此，同样具备产品质量高的优势。

经过多年的发展，针对稀土储氢合金粉的生产技术水平已经取得了进一步的进展，同时，在储存方式和包装方式上也进行了深入研究。结果表明采用包覆镍的处理方式进行合金粉产品包装，可以有效提升其抗氧化能力和抗腐蚀性，能够在一定程度上延长合金粉产品的储存期限。同时对电化学容量和自身的使用寿命也具有积极意义。在近几年来，随着高新科技的快速发展，纳米技术已经达到一定的生产水平，利用纳米技术将稀土储氢合金粉制成纳米级产品已经成为新的发展方向。

2 稀土储氢合金粉的应用

就当前我国的稀土储氢合金粉应用情况来看，在充电电池的生产中应用效果较为明显，可以有效实现绿色电池的生产要求。可以说，我国的稀土储氢合金粉应用已经处于快速发展的阶段，要想实现对稀土储氢合金粉生产价值的有效发掘，就必须不断加强对其应用性能的研究。经过多年研究可以发现，稀土储氢合金粉除了在充电电池中发挥作用之外，还可以在蓄热、制冷、储存以及运输等多个领取中发挥自身的价值，从长远的角度来看，稀土储氢合金粉的具有很好的应用前景。

（1）镍氢电池。最初的稀土储氢合金粉就是被应用到充电电池的生产作业中，在实际应用的过程中表现出明显的应用优势，为此，在后续的发展中将其作为研究的侧重点，在充电电池中的应用技术和效果也就越来越突出。在镍氢电池中是作为负极材料而存在的，因其在应用的过程中可以有效提升电池的循环使用寿命，创造出了更大的经济价值而被大量应用。除此之外，还需要一定的环保性能，与我国当前的环保要求相符。

（2） 热泵及制冷。稀土储氢合金在吸收氢时可放出大量的热量，可利用氢在两种反应热较大差别的合金之间的移动而进行蓄热，且可得到较大的温度差，具有实用价值。利用两种不同的合金之间相互交换氢而吸收或放出的反应热的装置称为金属氢化物热泵，即具有将热量从低温区送到高温区的特性（与自然流向相反）。使用氢在两种以上合金之间的移动，从而能够对工业废气进行回收。

（3）致动器。利用储氢合金的吸放氢所产生的氢压力差可制成不同用途的致动器。如将储氢合金放入密闭容器内进行加热之后，因产生大量氢气而出现高压力，当再冷却时又回复而生成氢化物。此过程体现了重量轻而体积小，并能产生功率大、无噪音、结构简单、可独立操作和具有缓冲作用等优点，因而可制成机械手端部的致动器、缓慢动作的升降装置、压缩机及控制阀的操作等。这些简便的机械装置在一些生产部门中具有重要的实用意义。此外，稀土储氢合金还可用于氢的同位素分离、吸气剂、绝热和高性能杜瓦瓶等，也在变成实用之列。由此可见，我国针对稀土储氢合金粉的生产与应用规模已经越来越大，充分发挥了稀土储氢合金粉的自身性能，为我国的经济发展起到推动性作用。

3 结语

我国对稀土储氢合金粉的研发与应用距今已经有了20多年的历史，经过多年的发展，在各类电池产品中的应用效果也越来越明显，且对稀土储氢合金粉的生产量也一直处于世界领先地位。由于在稀土储氢合金粉产品生产方面表现出明显的生产优势和质量优势，在工业生产之后所创造的经济收益也是不可忽视的，有效推动了我国经济的进一步发展。对镍氢充电电池的产业也给予了一定的材料支持。