Интерметаллид LaNi5 — водородсорбирующий сплав

Интерметаллид LaNi₅ (никелид лантана) — сплав, который при комнатной температуре и давлении в единицы атмосфер обратимо поглощает водород, превращаясь в гидрид LaNi₅H₆, а при снижении давления или нагреве отдаёт его обратно. На его основе делают металлогидридные накопители и очистители водорода, а сплавы этого типа (AB₅) служат основой отрицательных электродов никель-металлгидридных аккумуляторов. Мы поставляем порошок LaNi₅ и легированных сплавов на его основе по техническому заданию заказчика. Запросы принимаем на почту 5052082@mail.ru.

Как LaNi₅ хранит водород

Атомы водорода занимают промежутки в кристаллической решётке интерметаллида. При насыщении образуется гидрид LaNi₅H₆ (по разным данным, до 6,7 атома водорода на формульную единицу).

Показатель	Значение
Ёмкость по водороду	≈ 1,4 % по массе (теоретически около 1,5 %); ≈ 150–170 см³ водорода на грамм
Равновесное давление при 30 °C	≈ 0,3 МПа при поглощении, ≈ 0,2 МПа при выделении
Рабочие условия	комнатная температура, давление ниже 1 МПа

Разница давлений поглощения и выделения называется гистерезисом. Поглощение идёт с выделением тепла, выделение водорода — с поглощением тепла, поэтому накопители проектируют с теплообменом.

По массе LaNi₅ хранит водорода немного, поэтому его применяют прежде всего в стационарных системах, где важны компактность, безопасность и работа при низком давлении, а не малый вес.

Как настраивают давление: легирование

Равновесное давление водорода у сплавов на основе LaNi₅ меняют частичной заменой лантана и никеля другими элементами — алюминием, церием, кобальтом, марганцем и т. д. Примеры из опубликованного описания гидридно-кальциевой технологии:

Сплав	Ёмкость, см³/г	Равновесное давление при 20 °C	при 100 °C
Ni5La	170	0,14 МПа	—
сплав с частичной заменой никеля алюминием	156	0,1 МПа	1,6 МПа
Ni5La0,5Ce0,5	170	1,1 МПа	10,0 МПа
Ni4,8Al0,2La0,9Ce0,1	146	0,063 МПа	1,1 МПа

Церий повышает давление, алюминий — понижает. Это позволяет подобрать сплав под рабочие давление и температуру конкретного устройства. Кроме того, легирование применяют потому, что у чистого LaNi₅ обратимая ёмкость заметно падает при многократных циклах.

Как получают LaNi₅

Обычно сплав выплавляют из металлов, а затем измельчают — в том числе самим водородом. Но металлический лантан дорог и активен, а оксид лантана восстановить водородом невозможно: для этого потребовались бы температуры выше 2000 °C. Поэтому развит восстановительно-диффузионный метод: смесь оксида лантана с порошком никеля (или оксидом никеля) нагревают с гидридом кальция при 900–1200 °C. Кальций восстанавливает лантан, тот сразу диффундирует в никель и образует LaNi₅. Оксид кальция затем отмывают водой и слабой кислотой, свободный никель отделяют магнитной сепарацией.

Такой порошок с самого начала однофазный: по описанию технологии, основная фаза Ni₅La — практически 100 %, преобладающий размер частиц менее 160 мкм, сплав выдерживает не менее 5000 циклов поглощения и выделения водорода. Исследования 2025 года показали, что примесь кальция (около 2 ат. %) на сорбцию водорода не влияет, железо снижает давление плато, а кислород уменьшает ёмкость.

Где применяется

• металлогидридные накопители водорода — стационарное хранение при низком давлении, в том числе для топливных элементов;
• очистка и извлечение водорода из газовых смесей, в том числе водорода низкой концентрации;
• никель-металлгидридные аккумуляторы — сплавы типа AB₅ для отрицательного электрода;
• научные исследования водородных материалов.

Что указать в заявке

• состав: LaNi₅ или легированный сплав (элементы и их доли);
• требуемые давление и температуру работы — подберём состав;
• фракцию порошка и количество;
• нужна ли предварительная активация водородом.

Вопросы и ответы

Сколько водорода поглощает 1 кг LaNi₅?

Около 14–15 граммов, то есть примерно 150–170 литров водорода при нормальных условиях.

Нужно ли активировать сплав?

Да. Первые циклы поглощения и выделения водорода разрушают частицы и очищают поверхность, после чего сплав быстро набирает рабочую ёмкость.

Безопасен ли порошок?

Порошок хранят в закрытой таре, вдали от огня. Работы с водородом ведут по правилам безопасности для горючих газов.

Где посмотреть лантан и другие РЗМ?

Лантан, редкоземельные металлы, порошки цветных металлов и сплавов.

Заказать LaNi₅

Поставим порошок LaNi₅ или сплава на его основе с заданным давлением сорбции водорода по вашему техническому заданию. Пришлите состав или рабочие условия и количество на почту 5052082@mail.ru — ответим по срокам и стоимости.