热脱附谱技术在储氢容器材料氢陷阱研究中的应用研究进展

氢能作为重要的二次能源,因其具有来源多样、储运便捷、清洁环保、利用高效等优点受到了各国的青睐。高压储氢容器是氢能的重要储输设备之一,其材料氢脆问题是氢能及其相关技术发展中的瓶颈,并逐渐发展为金属材料科学领域中一个非常重要且活跃的研究方向。热脱附谱(TDS)作为一种研究材料中氢陷阱特性的重要方法,得到了国内外学者的广泛使用。本文首先在综合介绍TDS装置及其测试原理的基础上,讨论了升温热脱过程中可能发生的氢陷阱变化对TDS结果及分析的影响。然后通过对TDS试样预处理技术发展水平及各技术利弊的分析,讨论了充氢技术和参数的选择以及充放氢过程对TDS试验结果的影响。最后,基于TDS数据后处理的现有理论及研究进展,讨论了TDS 3种拟合模型的适用性以及在其处理多陷阱曲线重合问题时反褶积过程的复杂性。

锆合金中的氢化物脱附行为研究进展

锆合金因具有强的耐腐蚀能力、低的热中子吸收截面等特点而被广泛应用于核反应堆中。经过六十多年的发展,锆合金已由第一代锆-1合金发展至第二代锆-2、锆-4合金以及第三代的N36、ZIRLO、M05等。氢化物析出是造成核级锆合金力学性能变差的主要原因,氢主要来自于金属锆和水发生的腐蚀反应,它通过扩散运动进入金属基体,并滞留在基体中。锆合金中氢化物的种类及性质一直以来备受研究者们的关注。目前发现的氢化物有四种,但由于ζ-ZrH 0.5(bct)、γ-ZrH(fct)两种氢化物为亚稳态,且ζ相氢化物存在时间极短,现阶段的实验设备或实验方法无法在如此短的时间尺度上对其进行观察,因此大量关于氢化物的研究均集中于δ-ZrH 1.4—1.7(fcc)、ε-ZrH 2(fct)这两种稳定相上。锆合金包壳或结构件的工作环境均为高温,高温下基体中的滞留氢将发生脱附。在停堆及其他条件下吸收的氢超过极限固溶度后将以氢化物的形式析出,造成晶格畸变,而在高温时氢脱附使晶格畸变消失。此循环过程中,材料内部将逐渐累积大量微缺陷,加速材料老化。大量研究者均采用纯ZrH 2粉末样品研究氢的脱附行为,但实际服役的锆合金中还含有大量合金元素,合金元素的存在会影响氢的滞留状态以及脱附行为。因此以纯ZrH 2粉末样品中氢脱附温度的实验数据作为依据来判断锆合金的适用条件并不严谨,需研究不同种类锆合金中不同氢化物的脱附温度。热脱附谱(TDS)技术是研究金属及合金中滞留氢及其同位素的有效方式之一,但采用TDS设备测定锆合金中氢的脱附行为存在一定的局限性。此外,锆合金表面普遍存在一层氧化层,其会影响氢的脱附行为,在脱附过程中当氢扩散至氧化层时,氧化层中的氧将捕获部分氢原子形成氢氧键,使脱附量减少,同时滞后氢的脱附,使脱附温度升高。因此,实验数据上的脱附温度升高并不意味着基体内的氢化物实际脱附温度升高,只是氢向外扩散的过程受到了氧化层的阻挡,使脱附谱向高温方向移动。本文总结了氢化锆脱附行为的研究进展,分别对氢化物的结构、氢的来源、氢滞留量、TDS设备局限性以及氢化物脱附行为进行了介绍,指出了当前研究的不足之处,并展望了未来研究的方向。

4种罗勒叶片挥发物比较分析

【目的】研究不同罗勒叶片自然释放出的挥发物成分及释放量,确定其主要成分。【方法】采用动态顶空法采集丁香罗勒(Ocimum gratissimum)、罗勒(O.basilicum)、紫罗勒(O.basilicum‘Purple Ruffles’)和绿罗勒(O.basilicum‘Green’)4种罗勒释放的挥发物,利用自动热脱附-气相色谱/质量色谱联用技术对挥发物成分和释放量进行分析。【结果】4种罗勒共释放出49种成分,分别属于萜烯类、醇类、醛类、酮类、烷烃类、酯类、苯形烃及其衍生物,不同种罗勒挥发物成分的种类和释放量间存在明显的差异。在丁香罗勒、罗勒、紫罗勒和绿罗勒的叶片挥发物中分别检测出30、28、31和25种物质。萜烯类化合物的释放量在4种罗勒中均为最高,分别占总释放量的41.7%(丁香罗勒)、40.4%(罗勒)、46.6%(紫罗勒)和34.4%(绿罗勒)。【结论】桉叶油醇在4种罗勒中均表现出最高的释放量,可初步判断其是罗勒植物的主要香气成分。