科创中国

新材料产业,先进有色金属材料

本项目属稀土金属冶炼及功能材料这一科学技术领域，主要科技内容包括：1、发展了高纯稀土金属制备新方法，获得了高纯度的稀土金属产品。发展了利用原子态氢去除微量氧杂质的方法，通过氢等离子体电弧以及稀土金属吸氢形成固溶态氢等方法产生原子态氢，提高了氢的化学活性和除氧的热力学驱动力。2、建立了新型高性能稀土纳米储氢合金成分设计和制备方法。设计并用热等离子体法合成了多个稀土-镁基纳米储氢材料体系，显著提升了其吸放氢性能。发现了具有优异储氢性能的稀土-镁储氢合金薄膜，其中Mg24Y5的可逆充放电容量高达1500 mAh/g，超过商用镍氢电池LaNi5材料4倍，且具有优异的循环可逆性。上述成果突破了储氢合金设计中必须含有不吸氢元素的传统观念，有望大大提高镍氢电池的能量密度，催生稀土氢化物空气电池等新型高能量密度储能体系。3、开发了新型稀土氢化物功能材料的新应用。利用稀土氢化物良好的可逆吸放氢特性实现了金属水解电池、高效NaBH4电化学氧化、稀土氢化物/石墨协同储锂等一系列新型电化学反应。拓展了传统稀土储氢材料的应用领域，也为发展高能量密度的新型电极材料和电池体系提供了新的方案。

1、通过氢等离子体电弧以及稀土金属吸氢形成固溶态氢等方法产生原子态氢，提高了氢的化学活性和除氧的热力学驱动力。 2、显著提升了其吸放氢性能。发现了具有优异储氢性能的稀土-镁储氢合金薄膜，其中Mg24Y5的可逆充放电容量高达1500 mAh/g，超过商用镍氢电池LaNi5材料4倍，且具有优异的循环可逆性。 3、利用稀土氢化物良好的可逆吸放氢特性实现了金属水解电池、高效NaBH4电化学氧化、稀土氢化物/石墨协同储锂等一系列新型电化学反应。 4、发展了高纯稀土金属制备新方法，获得了高纯度的稀土金属产品。

李星国，北京大学化学学院无机化学研究所教授，2000年获国家自然科学基金杰出青年基金、2002年获得了日本材料技术研究协会外国人的特别奖、 2005年获美国通用公司和基金委联合设立的“GM中国科技成就奖”。负责整个项目的设计和实施管理，提出了氢等离子体、气固两相纯化法、原位氢脱气法等稀土金属气体杂质元素的去除思想，获得了气体杂质元素小于10ppm的高纯稀土金属。通过直流电弧等离子体制备了性能优良的稀土纳米储氢材料。提出新的稀土储氢合金成分设计思想，发现了Mg-Y合金高容量储氢材料。发现了稀土氢化物在金属水解电池、锂离子电池、硼氢化钠燃料电池等领域的新应用。 颜世宏，有研稀土新材料股份有限公司副总经理，教授，提出采用固相外吸气的方式提纯稀土金属钆、铽和镝，阐述了脱气机理，并建立了固相外吸气的脱气模型。

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