一种带热子的钛基贮氢器件

摘要

本发明涉及一种带热子的钛基贮氢器件，包括热子、贮氢金属；热子包括金属电热丝和陶瓷绝缘管组成，陶瓷绝缘管套在金属电热丝表面，贮氢金属位于陶瓷绝缘管表面。优点：1）结构简单，牢固度高，体积较小，适应有贮氢需求的电子器件小型化、平面化发展的需要。2）带热子，可以通过电流的微调，精确调节器件吸放氢气的量。

说明书

技术领域

本发明是一种带热子的钛基贮氢器件，属于电子元器件制造领域。

背景技术

贮氢器件是一种在电子行业有特殊用途的电子器件。主要的作用是贮存氢（气）。一般是在一个密闭的腔体中(如电子管密闭壳体)，根据环境的具体要求吸收储存或者释放氢气。

由于氢元素在钛、镍等金属中具有可逆吸收的特性，因此贮氢材料大部分由钛、镍的合金制成。贮氢器件的技术难点在于：a、金属吸氢后容易造成氢脆，导致器件的牢固度急剧下降；b、贮氢器件的吸收、释放氢气的条件难于控制。

传统贮氢器件主要的应用场景是氢的高密度储运，如氢能源汽车贮氢等，其特点是要求贮氢密度高、活化温度低、抗中毒能力强、成本低廉、吸氢速度快、安全可靠。这些储氢器件一般情况下体积较大，从数十升到上百立方米不等。

在针对中小型电子器件的使用场景中，主要的特点是精确控制吸放氢气的量。这种应用场景下对贮氢器件的要求与传统应用场景有所不同，通常要求储氢材料体积小、贮氢器件吸氢后密闭腔体内达到较高的真空度、氢的吸收和释放精确可控、释出的氢气纯度高，同时要求器件牢固度高，多次反复吸放氢气后不掉粉。

发明内容

本发明提出的是一种带热子的钛基贮氢器件，其目的在于解决贮氢材料在小型电子元件中使用时，反复吸氢后容易氢脆牢固度下降的问题，和贮氢材料吸放氢气精确控制等问题。

本发明的技术解决方案：

一种带热子的钛基贮氢器件，包括热子和贮氢金属；所述热子包括金属电热丝和陶瓷绝缘管组成，陶瓷绝缘管套在金属电热丝表面，贮氢金属位于陶瓷绝缘管表面。

所述热子中金属电热丝丝径0.1-1.0mm；所述陶瓷绝缘管是氧化铝陶瓷，管内径0.1-1.1mm，瓷管壁厚0.2-0.8mm。

所述贮氢金属为椭圆柱体，其横截面呈椭圆形，截面短轴1.5-4mm、长轴2-6mm，椭圆柱体高度3-10mm。

所述金属电热丝材质是钼、钨、铼、或者他们中的两种或三种的合金。

所述贮氢金属为钛或钛合金。

所述钛合金中包括钛和辅助成分，钛含量大于等于70%，辅助成分包括钼、钒、锰、铁、稀土中的一种或几种，将钛和辅助成分通过粉末冶金方法加工成椭圆柱体。

本发明的有益效果：

1）结构简单，牢固度高，体积较小，适应有贮氢需求的电子器件小型化、平面化发展的需要。

2）带热子，可以通过电流的微调，精确调节器件吸放氢气的量。

附图说明

附图1是本发明的带热子的钛基贮氢器件的结构示意图。

图中，1是热子电热丝，2是热子绝缘陶瓷，3是贮氢金属。

具体实施方式

下面结合附图对本发明技术方案做进一步解释说明。

对照附图1，带热子的钛基贮氢器件，其特征在于包括热子和贮氢金属；其中，贮氢金属位于热子表面。

贮氢金属是纯钛或添加辅助成分形成合金，其中钛占70%以上，辅助成分是钼、钒、锰、铁、稀土中的一种或几种。将以上成分的粉末均匀混合。

贮氢器件的热子由金属电热丝和陶瓷绝缘管组成，陶瓷绝缘管套在金属电热丝表面；金属电热丝由钼、钨、铼等金属或者他们的合金制成的金属丝，丝径0.1-1.0mm，陶瓷绝缘管套在金属电热丝表面，管内径0.1-1.1mm，瓷管壁厚0.2-0.8mm。

陶瓷绝缘管为氧化铝陶瓷，内径与电热丝搭配。将电热丝轻微弯折后插入陶瓷管，并填入微量钎料，在真空中通电加热电阻丝融化钎料，电热丝与陶瓷绝缘管固定形成热子。

将热子和贮氢金属混合粉一起填入椭圆柱形空间的模具，并轻轻压牢，将压好的模具放入真空烧结炉中进行粉末冶金烧结，使热子和吸气合金形成一个整体。成型后去除浮粉，防止电热丝与贮氢粉体短路。烧结后的贮氢器件其横截面呈椭圆形，短轴1.5-4mm，长轴2-6mm，椭圆柱体高度3-10mm。

实施例1

实施例2 使用直径0.2mm，长度10mm的钼丝作为电热丝，使用外径0.75、内径0.25的氧化铝陶瓷管作为绝缘层。将钼丝进行轻微弯折，之后穿入瓷管，并填入微量钎料。在真空中通电加热钼丝，使钎料熔化，冷却后钼丝和瓷管固定在一起形成热子。

钛粉、钼粉、稀土粉体按照90%：5%：5%的比例进行混合制成贮氢合金粉。

将合金粉与热子一起装入椭圆柱型模具。将填好粉的模具在真空炉里进行真空烧结，烧结后从模具中取出毛坯，修整毛坯使金属粉体和电热丝之间保持绝缘即为成品。成品高度4mm，截面为椭圆形，长轴3.5mm，短轴1.5mm。

将该产品用于某型需要储氢的电子管中,该电子管体积200ml，将贮氢材料两端焊接在电子管内的电极上，电极与电子管真空封接，可从电子管外的电源向内供电。

该电子管安装有两个量程不同的压力（真空）计用来测试管内氢气压力，量程覆盖1E-4 Pa到1E5 Pa。电子管在充入氢气前已经抽至1E-4Pa的真空并彻底排气。

对贮氢器件通电5.5A电流维持20分钟进行活化，充入0.001mol的氢气，之后封闭电子管。10分钟后，贮氢器件完全吸收这些充入的氢气，电子管内压力降至1E-2Pa，并仍缓慢下降。开始对该贮氢器件通电加热进行释放和吸收氢气的测试，在电流从0缓慢升至7.5A的过程中，管内压力逐渐从1E-2Pa升至18KPa。停止通电后，管内压力再次下降到1E-2Pa以下，管内压力始终与加热电流成正相关。对此贮氢器件按上述步骤反复吸放氢气20次，未观察到开裂、颗粒脱落等情况。