玻璃微球储氢
材料化学chapter7-2储氢合金
作温度、压力条件要求不高，易于实施，设备简单。 ②氢化物生成热少，具有适于常温使用的氢的平衡分
解压力，而且可根据需要能容易地释放出氢。 ③可供反复使用，历经吸氢释氢的反复循环，其性能
维持不变，不会因为燃料中所含杂质的污染而使吸 氢释氢性能下降。 ④贮氢合金造价低廉、稳定、轻质、便于贮运。
贮氢合金中较使用的合金类型
② 镧镍系合金（LaNi5、La2Mg17、La2Ni5Mg15）
③ 镧镍系合金在常温、低压（1.5x105Pa)下即可
释放氢气，吸氢量大，但含有镧系元素中的稀有金属 镧。相对而言，稀土合金被认为是最好的贮氢合金。 混合稀土类合金是在LaNi5基础上发展起来的一类贮 氢合金。比如MI为富镧的混合稀土价格仅为纯镧的 1/5，性能与LaNi5相当，都易活化。吸氢后体积膨胀 与LaNi5相当。
7.3.2 贮氢合金材料的作用机理
金属贮氢的原理在于这类材料中一个金属原子能与 两个、三个甚至更多的氢原子结合，生成稳定的金属 氢化物，同时放出热量。等将其稍稍加热，氢化物又 会发生分解，将吸收的氢释放出来，同时吸收热量。
有效地利用金属与氢的可逆反应，就可实现化学能 （氢）、热能（反应热）和机械能（平衡氢压）间的 相互转换。
贮氢材料即可作为氢的输送介质，还有一系列其 他用途，如制作稀土贮氢电池、能量转换介质、 分离氢、精制和分离氢的同位素、催化剂和敏感 元件等。
（1）电池材料
镍-氢化物新型二次电池因其比能量高、无污染等优 点已经开始取代传统的镍镉电池在信息产业、航天领域 等大规模应用。贮氢合金作为镍-氢化物电池的负极材 料，既是电池制备的关键材料，也是目前贮氢合金应用 最成熟的领域。
氢能技术现状及未来发展趋势
氢能技术现状及未来发展趋势一．氢能背景和意义回顾人类所消耗的能源形式，远古时代的钻木取火、农耕时代开始使用的煤炭、工业时代大规模应用的石油与天然气，人们不断的开发和利用新型清洁能源，相对于太阳能、风能和水能通常会受到地理位置和季节的限制，而核能一旦泄露也会带来严重的环境问题，氢能由于自身的高燃烧热值、可持续性、储量丰富、零污染等优点进入人们的视野，发展氢能源能够实现真正的绿色、清洁、可持续发展。
当前，我国碳达峰、碳中和发展目标的提出，将进一步提速减碳的过程。
氢气作为零碳的能源载体，正在得到越来越多的关注：2050年世界上20%的CO2减排可以通过氢能替代完成，氢能消费将占世界能源市场的18%。
2023年国家重点研发计划启动实施“氢能技术”重点专项，目标是以能源革命、交通强国等重大需求为牵引，到2025年实现我国氢能技术研发水平进入国际先进行列，关键产业链技术自主可控，描绘出我国氢能产业发展技术路径的目标愿景。
“氢能技术”重点专项指南中，拟围绕氢能绿色制取与规模转存体系、氢能安全存储与快速输配体系、氢能便携改质与高效动力系统及“氢进万家”综合示范4个技术方向，启动“光伏/风电等波动性电源电解制氢材料和过程基础”等19个指南任务。
二．上游制氢技术路线虽然氢是地球上最多的元素，但自然状态下的游离态氢却较为匮乏，因此需要一定的制氢技术将氢气从含氢原料中大规模制备出来，以满足日益增长的氢气需求。
目前主要的制氢技术路线有以下几种：1.化石能源重整制氢目前中国最常见的制氢方法是以煤炭、天然气为主的石化燃料化学重整技术。
煤制氢主要分为煤焦化和煤气化两种方式。
煤的气化技术制取氢气是我国当前制取氢气最主要的方法之一，煤气化制氢是将煤与气化剂在一定的温度、压力等条件下发生化学反应而气化为以氢气和CO为主要成分的气态产品，然后经过CO变换和分离、提纯等处理而获得一定纯度的产品氢，该技术成熟高效，成本较低；天然气制氢技术主要有:蒸汽转化法、部分氧化法、催化裂解法、甲烷自热催化重整法等，其中以蒸汽转化制氢较为成熟，其他国家也有广泛应用。
功能材料概论5(储氢材料)
线。
横轴表示固相中的氢 原子H和金属原子M 的比(H/M)，纵轴是 氢压。
p3
温度 T3 > T2 > T1 T3 T2 D
p3
p2
pH2 p2
p1
T1 C p1 B n2 n1 A 对应一个M原子的氢原子数/n 金属--氢系理想的p- c- T图
温度T1的等温曲线中p和c 的变化如下：
T1保持不动，pH2缓慢升 p3 p3 高时，氢溶解到金属中， pH2 T2 H/M应沿曲线AB增大。 p2 p2 D 固溶了氢的金属相叫做 相。 T1 C p1 p1 B n2 达到B点时， 相和氢气 n1 A 对应一个M原子的氢原子数/n 发生反应生成氢化物相， 即 相。
藻类和蓝细菌光解水；光合细菌光分解有机物；有机物发 酵制氢；光合微生物和发酵性微生物的联合运用；生物质 热解或气化制氢。
4.2.2 储氢方法
氢在常温常压下为气态，密度仅为空气的1/14。在氢能技术中，氢 的储存是最关键环节。氢气储存方法主要有五种：高压储氢、液化 储氢、有机溶剂储氢、金属氢化物储氢和吸附储氢。
储存介质 标准态H2 高压 H2 液态 H2 MgH2 LaNi5H6 TiFeH1.95 Mg2NiH4 VH2 存在状态 气态(1 atm) 气态(150 atm) 液态 固态 固态 固态 固态 固态 氢相对密度 1 150 778 1222 1148 1056 1037 1944 储氢量(wt.%) 100 100 (0.80 *a) 100 (~5.0 *b) 7.60 1.37 1.85 3.60 3.81 储氢量(g/mL) 0.00008 0.012 0.062 0.098 0.092 0.084 0.083 0.156
NaAlH4－ 7.47 wt.%
空心玻璃微球在能源储存中的应用
空心玻璃微球在能源储存中的应用随着人类对能源需求的不断增加，新能源的开发和利用成为一项迫切的任务。
在这个时代，能源储存技术的发展变得尤为重要。
空心玻璃微球作为一种新兴的材料，正在得到越来越多的关注，并且在能源储存中的应用呈现出巨大的潜力。
首先，空心玻璃微球具有低密度的特点，这使得它成为一种理想的储能材料。
相比于传统材料，空心玻璃微球的密度较低，因此在同样体积内，它可以容纳更多的能量。
这使得空心玻璃微球可以成为一种高效的能源储存材料，能够在有限空间内储存更多的能量。
其次，空心玻璃微球具有良好的隔热性能。
在能源储存中，热量的损失是一项常见的问题。
然而，空心玻璃微球的设计使得其内部空腔形成了一种有效的隔热层，可以减少热量的传导和散失。
这种隔热性能使得空心玻璃微球成为一种优秀的储能材料，可以有效地防止能量的损失。
此外，空心玻璃微球还具有良好的化学稳定性和耐火性。
在能源储存中，储存材料的化学稳定性和耐火性是非常重要的考虑因素。
空心玻璃微球可以在高温下保持稳定，不会发生燃烧或释放有害气体。
这使得空心玻璃微球成为一种安全可靠的储能材料，可以在极端条件下使用。
最后，空心玻璃微球的制备和加工成本相对较低。
由于其材料成分简单，制备工艺相对简单，因此空心玻璃微球的成本相对较低。
这为其在能源储存领域的应用提供了更广阔的前景。
此外，空心玻璃微球还可以通过不同的表面改性来满足不同应用的需求，具有良好的适应性和可塑性。
综上所述，空心玻璃微球在能源储存中具有广阔的应用前景。
其低密度、良好的隔热性能、化学稳定性和耐火性以及制备成本低等特点，使得空心玻璃微球成为一种理想的能源储存材料。
随着技术的进一步发展和应用的深入研究，相信空心玻璃微球能够为能源储存领域的发展做出更大的贡献。
储氢材料分类
储氢材料分类目前储氢材料有金属氢化物、碳纤维碳纳米管、非碳纳米管、玻璃储氢微球、络合物储氢材料以及有机液体氢化物。
下面仅就合金、有机液体以及纳米储氢材料三个方面对储氢材料加以介绍。
一,合金储氢材料储氢合金是指在一定温度和氢气压力下,能可逆的大量吸收、储存和释放氢气的金属间化合物,其原理是金属与氢形成诸如离子型化合物、共价型金属氢化物、金属相氢化物-金属间化合物等结合物,并在一定条件下能将氢释放出来。
合金作为储氢材料要满足一定的要求,首先其氢化物的生成热要适当,如果生成热太高,生成的氢化物过于稳定,释放氢时就需要较高的温度.而如果生成热太低,则不易吸收氢。
其次形成氢化物的平衡压要适当,最好在室温附近只有几个大气压,便于吸放氢,而且要吸放速度快，这样才能够满足实际应用的需求。
另外合金及其氢化物对水、氧和二氧化碳等杂质敏感性小，反复吸放氢时，材料性能不至于恶化。
而且，储氢材料的氢化物还要满足在存储与运输过程中性能可靠、安全、无害、化学性质稳定等条件。
现在已研究的并且符合上述要求的有镁系、稀土系、钛系和锆系等。
在上述储氢材料中，镁系储氢合金具有较高的储氢容量，而且吸放氢平台好、资源丰富、价格低廉，应用前景十分诱人。
镁可直接与氢反应,在300—400℃和较高的压力下, 反应生成Mg和H2反应生成MgH2: Mg + H2= MgH2 △H=-74.6kJ/mol。
MgH2理论氢含量可达7.6% , 具有金红石结构, 性能较稳定, 在287 ℃时分解压为101.3kPa。
由于纯镁的吸放氢反应动力学性能差, 吸放氢温度高, 所以纯镁很少被直接用来储存氢气，为此人们又开始研究镁基储氢合金材料。
到目前为止, 人们已对300多种重要的镁基储氢合金材料进行了研究。
二，液态有机物储氢材料有机液体氢化物贮氢是借助不饱和液体有机物与氢的一对可逆反应, 即加氢和脱氢反应来实现的。
加氢反应时贮氢,脱氢反应时放氢, 有机液体作为氢载体达到贮存和输送氢的目的。
储氢材料的分类
储氢材料的分类
1. 金属氢化物储氢材料，就好像是一个神奇的“氢精灵宝库”！比如说氢化镁，它能吸收和释放大量的氢气呢。
2. 配位氢化物储氢材料呀，这可是个厉害的角色，如同一个精准的“氢舞者”。
像氢化铝钠就是个很好的例子呀，能为我们储存好多的氢。
3. 纳米材料储氢，哇哦，这简直就是储氢世界的“超级明星”嘛！纳米碳管，大家听说过吧，它在这方面表现超棒的哟！
4. 有机液体储氢材料，嘿嘿，那就是储氢领域的“神秘嘉宾”呢！比如某些有机液体可以很巧妙地把氢储存起来，神奇吧！
5. 复合储氢材料，好像是一个团结协作的“氢战队”呀！它们相互配合，共同完成储氢的任务呢，像一些复合材料做的就很好呀。
6. 玻璃微球储氢材料，这不就是一个个“氢的小房子”嘛！可以把氢好好地安置在里面哦，想想都觉得很有趣呢。
7. 吸附储氢材料，就如同“氢的好朋友”，紧紧地把氢抱住。
活性炭就是其中之一呀，厉害吧！
8. 液态有机氢载体储氢，哇，简直就是储氢的“魔法药水”呀！它可以带着氢来来去去呢，是不是很有意思呀。
我的观点结论就是：储氢材料的分类真的好丰富好有趣呀，每一种都有它独特的魅力和用途呢，未来的发展真让人期待！。
储氢材料研究进展
储氢材料研究进展随着石油资源的日渐匮乏和生态环境的不断恶化，寻找和发展新型能源为全世界所瞩目。
氢能被公认为人类未来的理想能源，有如下几方面的原因：(1)氢燃烧释能后的产物是水，是清洁能源；(2)氢可通过太阳能、风能等自然能分解水而再生，是可再生能源；(3)氢能具有较高的热值，燃烧氢气可产生1.25×106 kJ／kg热量，相当于3 kg汽油或4.5 kg焦炭完全燃烧所产生的热量；(4)氢资源丰富，氢可以通过分解水制得。
另外，在化工与炼油等领域副产大量氢气，尚未充分利用。
因此，氢是一种高能量密度的绿色新能源，它在燃料电池及高能可充放电电池等方面展现了很好的应用前景。
可以预见，未来世界将从以碳为基础的能源经济形态转变为以氢为基础的能源经济形态。
在利用氢能的过程中，氢能的开发和利用涉及氢气的制备、储存、运输和应用四大关键技术。
氢的存储是氢能应用的难题和关键技术之一。
目前储氢技术分为两大类即物理法和化学法。
前者主要包括液化储氢、压缩储氢、碳质材料吸附、玻璃微球储氢等；后者主要包括金属氢化物储氢、无机物储氢、有机液态氢化物储氢等。
传统的高压气瓶或以液态、固态储氢都不经济也不安全，而使用储氢材料储氢能很好地解决这些问题。
目前所用的储氢材料主要有合金、碳材料、有机液体以及络合物等。
1 金属氢化物储氢材料金属氢化物是氢和金属的化合物。
氢原子进入金属价键结构形成氢化物。
金属氢化物在较低的压力(1×106Pa)下具有较高的储氢能力，可达到100 kg／m3。
以上，但由于金属密度很大，导致氢的质量百分含量很低，只有2%～7%。
金属氢化物的生成和氢的释放过程可以用下式来描述：M(s)+n／2H2(g) MH n (MHx +MHy )(s)+△H式中：MHx表示氢在金属间隙中形成的固溶体相，MHy表示氢在a相中的溶解度达到饱和后生成的金属氢化物( y>>x )，△H 表示生成焓或反应热。
储氢材料综述
储氢材料研究现状与发展趋势xxx摘要：氢能作为一种新型的能量密度高的绿色能源,正引起世界各国的重视。
储存技术是氢能利用的关键。
储氢材料是当今研究的重点课题之一,也是氢的储存和输送过程中的重要载体。
本文综述了目前已采用或正在研究的储氢材料,如金属储氢(镁基储氢、Fe-Ti基储氢、金属配位氢化物、钒基固溶体型储氢)、碳基储氢、有机液体储氢等材料,比较了各种储氢材料的优缺点,并指出其发展趋势。
关键字：储氢材料，储氢性能，金属储氢，碳基储氢，有机液体储氢。
1.引言氢原料来源广泛、无污染且能量转换效率高，是解决未来清洁能源需求问题的首选新能源之一。
氢是宇宙中含量最丰富的元素之一。
氢气燃烧后只产生水和热，是一种理想的清洁能源。
氢能利用技术，如氢燃料电池和氢内燃机，可以提供稳定、高效、无污染的动力，在电动汽车等领域有着广泛的应用前景。
由于氢能技术在解决人类面临的能源与环境两大方面的重大作用，国内外对氢能技术都有大量资金投入，以加快氢能技术的研发和应用。
氢能作为一种储量丰富、来源广泛、能量密度高的绿色能源及能源载体，正引起人们的广泛关注。
氢能的开发和利用受到美、日、德、中、加等国家的高度重视，以期在21世纪中叶进入氢能经济(hydrogeneconomy)时代。
氢能的利用需要解决三个问题:氢的制取、储运和应用，而氢能的储运则是氢能利用的瓶颈。
氢在正常情况下以气态形式存在、密度最小、且易燃、易爆、易扩散，这给储存和运输带来很大困难。
当氢作为一种燃料时,必须具有分散性和间歇性使用的特点,因此必须解决储存和运输问题。
储氢和输氢技术要求能量密度大(包含质量储氢密度和体积储氢密度)、能耗少、安全性高。
当氢作为车载燃料使用(如燃料电池动力汽车)时,应符合车载状况的要求。
对于车用氢气存储系统,国际能源署(IEA)提出的目标是质量储氢密度大于5wt%,体积储氢密度大于50kgH2/m3,并且放氢温度低于423K,循环寿命超过1000次;而美国能源部(DOE)提出的目标是到2010年质量储氢密度不低于6wt%,体积储氢密度大于45kgH2/m3;到2015年上述指标分别达9wt%和81kgH2/m3;到2010年车用储氢系统的实际储氢能力大于3.1kg(相当于小汽车行使500km所需的燃料)。
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玻璃微球属性
玻璃微球储氢
玻璃 微球 贮 氢新 技 术, 在 300 ~4 00 ℃ 及 10~ 200M Pa 下, 氢气被压入空心玻璃 微球内, 然后在同样压力下降至一定温度封 住微球内的氢气。在常 温下玻璃微球储存 的氢 气也不会逸出, 并且适度地加热就可以 释放出氢气。
Q D D0 exp RT
玻璃微球储氢特点
微球成本较低，质量储氢量为15%～42%。
玻璃微球储氢特点
玻璃微球贮氢是一个物理过程, 该体系不受杂质影响 ( 与金属氢化物比较这是它的优势, 金属氢化物对杂 质比较敏感) 。
玻璃微球具有很高的耐压强度, 可以方便地运 输, 至目的地 后又可将贮 存的氢气 升温释放 出来。 与其他贮氢方法比较, 玻璃微球贮氢具有贮氢量大、 能耗低、 安全性好等优点, 也是一种具有发展前途的 贮氢新技术, 但其关键在于制备高强度的空心微球。
玻璃微球储氢
郭德超 2011013玻璃微球（Hollow Glass Microsphere）是 一种尺寸微小的空心玻璃球体，属无机非金属材 料。
由硼硅酸盐原料经高科技加工而成，粒度为10— 250微米，壁厚1-2微米。
具有质轻、低导热、较高的强度、良好的化学稳 定性等优点，其表面经过特殊处理具有亲油憎水 性能，非常容易分散于有机材料体系中。
玻璃微球属性
* 莫氏硬度：6-7莫氏 * 洛氏硬度：48-52 HRC * 软化温度：600 ℃ * 抗压强度：1.72MPa – 124.02 MPa * Ph值：碱性—9.5 * 水溶性：不溶于水
玻璃微球属性
中空玻璃球( 直径 6~ 60 μ m) 具有在 低温或室温下呈非渗透 性, 但在较高温度( 300 ~ 400℃ ) 下具有多孔 性的 特 点。
玻璃微球储氢特点
氢气透过玻璃微球的速度慢, 微球的生产工艺难控制。K eny on在研究中发现, 光照除气作用可以解决放氢慢的问题, Dou glas等进一步研究了以玻璃为载体掺杂金属氧化物, 光 照强度对放氢速度的影响。他们认为, 以中空玻璃微球 储氢, 光辐射是解决氢气释放速度慢的有效方法。 唐文静, 傅和青, 黄洪. 新型能源载体—储氢材料研究进展 [J], 化工新型材料,2006, (10):22-24