氢能的发展
氢能源的发展与应用

氢能源的发展与应用随着全球对可持续能源的需求不断增加,氢能源作为一种清洁、高效、可再生的能源形式,正逐渐受到广泛关注。
本文将探讨氢能源的发展背景、应用领域以及未来的发展前景。
一、氢能源的发展背景随着传统能源源源不断被消耗以及环境污染问题的日益严重,人们对替代能源的需求越来越迫切。
作为最轻、最丰富的元素,氢具有高能量密度、无污染排放等优点,被认为是最具潜力的可再生能源之一。
同时,氢的燃烧产物只有水,不会对环境造成二氧化碳等温室气体的排放,是一种真正的清洁能源。
二、氢能源的应用领域1. 交通运输领域氢燃料电池车作为氢能源应用领域的翘楚,具有零排放、长续航里程和快速加注等优点。
目前,全球各大汽车制造商纷纷推出氢燃料电池车型,并在充电基础设施建设方面积极投资。
随着技术的进步和成本的下降,氢燃料电池车将逐渐成为未来交通运输的重要选择。
2. 工业能源领域氢气在工业生产中具有广泛的应用前景。
例如,氢气可以用作氢气焊、氢气吹扫和氢气干燥等工业过程中的能源供应。
同时,氢气还可以用于制造氨、合成氢氟酸等化学工艺。
随着氢能源技术的成熟,工业领域对氢能源的需求将进一步增加。
3. 居民生活领域氢能源在居民生活领域也有广泛的应用前景。
例如,利用太阳能或风能发电的过程中,可以将多余的电能转化为氢气进行储存,以备不时之需。
此外,氢气还可以用作家庭炉灶、暖气和热水供应等方面,为居民提供清洁、可靠的能源。
三、氢能源的发展前景尽管氢能源面临着技术难题和成本挑战,但其发展前景依然十分广阔。
随着能源转型的不断推进,氢能源将逐渐取代传统能源成为主导能源形式之一。
同时,随着技术的不断突破和成本的不断降低,氢能源的市场规模也将不断扩大,为经济发展和环境保护做出重要贡献。
鉴于氢能源的巨大潜力和广泛应用前景,各国政府和科研机构纷纷增加对氢能源技术的研发投入,并相继出台相关政策和规范,以促进氢能源的发展和应用。
未来,我们有理由相信,氢能源将为人类创造一个更加美好的可持续发展的未来。
氢能源的发展与应用前景

氢能源的发展与应用前景一、氢能源的概述氢能源,简单来说,就是通过水解产生的氢气进行能量转化。
它是一种新型的清洁能源,被认为是未来世界能源的主流之一。
二、氢能源的发展历程氢能源的研发始于20世纪中期,但直到近几十年来才有了较为明显的进展,主要分为三个阶段:1. 第一阶段:早期探索(1960年代末至1980年代末)在这个阶段,科学家们开始尝试使用光、电、热等能源进行氢气生产,但效率较低,成本较高。
2. 第二阶段:技术突破(1990年代初至2000年代中期)在这个阶段,氢气生产技术经过大规模改进,效率和成本逐渐得到优化,氢能源也开始被应用于汽车、燃料电池等领域。
3. 第三阶段:大规模发展(2000年代中期至今)在这个阶段,氢能源不断取得突破,开始被广泛应用于工业、交通、电力等领域,同时也受到各国政府的重视和支持。
三、氢能源的优势1. 清洁环保:氢气的燃烧只产生水和热,不会产生有害物质,对环境无污染。
2. 能量密度高:氢气的能量密度比燃油高出约三倍,使用更加高效。
3. 可再生性强:氢气可以通过水电、太阳能等方式生产,具有良好的可再生性。
4. 应用范围广:氢能源可以被应用于交通运输、工业、电力等多个领域。
四、氢能源的应用前景1. 汽车领域:氢燃料电池汽车已经开始商业化应用,并逐渐得到市场认可。
未来,氢能源有望成为汽车行业的主流能源。
2. 工业领域:氢气可以被应用于生产化学品、金属加工、玻璃制造等多个工业领域,将对工业生产的环保性和效率带来显著改善。
3. 电力领域:氢气可以被应用于生产电力,其产生的热能也可以被利用。
由于氢能源的可再生性,未来它还有望成为重要的电力来源之一。
综上所述,氢能源是一种前景十分广阔的新型清洁能源,具有许多优势和应用前景,在未来的世界能源中将扮演着重要的角色。
氢能作为可再生能源的发展前景

氢能作为可再生能源的发展前景第一章氢能概述1.1 氢的概念和性质氢是宇宙中最简单的元素,是一种无色、无味、无毒的气体。
它具有很高的燃烧能力,可以以极高的能量密度释放出能量。
氢气是一种清洁的燃料,燃烧后只产生水,不产生任何有害气体和颗粒物。
1.2 氢能的产生方式氢能可以通过水解、燃料电池等方式产生。
其中,水解是最常见的方式,通过电解水,将水分解为氢和氧气。
燃料电池则通过氢气和氧气的化学反应,产生电能。
第二章氢能作为可再生能源的优势2.1 高能量密度氢的能量密度非常高,是其他燃料所无法比拟的。
这意味着能够更有效地储存和输送能量。
2.2 清洁环保燃烧氢气只产生水,不产生二氧化碳等有害气体,对环境没有任何污染。
尤其在全球对环境保护的呼吁下,氢能作为清洁能源备受关注。
2.3 可再生性氢气可以通过水的电解和其他方式不断产生,从而实现可再生。
相比之下,传统石油和煤炭等燃料是有限的资源,随着消耗逐渐枯竭。
第三章氢能在交通运输领域的应用3.1 氢燃料电池汽车氢燃料电池汽车是一种使用氢气作为燃料,通过燃料电池将氢气转化为电能,再驱动电动机运行的车辆。
与传统燃料汽车相比,它具有零排放和零噪音的特点。
3.2 氢气驱动飞机氢气作为燃料可以更轻便,更环保地驱动飞机。
虽然目前尚处于试验阶段,但氢气驱动的飞机有望在未来成为航空领域的创新突破。
第四章氢能在能源供应领域的应用4.1 氢能储能技术氢能作为高效储能介质,可以将能量存储起来以备不时之需。
在可再生能源领域,通过把太阳能、风能等转化为氢能存储起来,可以解决可再生能源的间歇性问题。
4.2 氢能供应链建设为了实现氢能的广泛应用,需要建设完善的供应链体系,包括氢气的生产、存储、运输和加注设施等。
这将为氢能产业的发展提供基础保障。
第五章氢能发展面临的挑战和解决方案5.1 产能建设和规模化生产目前,氢能产业的规模仍然较小,产能建设面临一定的挑战。
需要加大投入,推动技术创新,提高生产能力和运营效率。
氢能技术及其应用与发展

氢能技术及其应用与发展随着能源消耗量不断增加,环境污染以及全球气候变暖等问题也日渐严重,越来越多的人意识到新能源的重要性。
氢能作为一种绿色、清洁、高效的能源,正在引起越来越多的关注。
本文将阐述氢能技术的概念、特点、应用以及发展前景等相关问题。
1、氢能技术的概念氢能技术是将氢气作为能源来利用的技术。
它是一种以氢气为燃料的能源,通过氢气发动机或燃料电池等设备转化为电能和热能。
氢气是一种无色、无味、无毒的气体,能与氧气发生化学反应,产生大量的热能和水。
相比于化石能源,氢气燃烧不会产生二氧化碳等有害气体,对环境污染较小。
2、氢能技术的特点(1)绿色环保:燃烧氢气只产生水和一些热能,不会产生任何有害物质,对环境污染极小。
(2)高效节能:氢气燃烧所释放出的能量密度非常高,而且可再生、永久不断,适合长期使用,这是其最大的优点。
(3)多种适用:氢气不仅能用于动力、制热和制冷等领域,还能制造化肥、石化等工业原料,具有非常广阔的应用前景。
3、氢能技术的应用氢能技术的应用范围非常广泛,主要可以分为以下几个方面。
(1)汽车工业:采用燃料电池驱动汽车能够达到零污染排放,且能源持久、高效节能,是目前最先进的可替代传统车用燃油的技术。
(2)航空工业:氢气作为航空燃料的优点是比其他燃料具有更高的能量密度和更小的比重,且对环境污染极少。
(3)电站工业:燃料电池发展迅速,作为一种绿色能源,有望在未来的电力行业中发挥更大的作用。
(4)石化工业:氢气能够用于石化、制药、金属等工业领域,具有非常广阔的应用前景。
4、氢能技术的发展前景目前,氢能技术已经进入快速发展期,世界各国都将其列为下一代绿色能源的重点发展方向之一。
随着技术的不断创新和突破,氢能技术应用的领域将愈加广泛,其发展前景非常广阔。
(1)技术创新与突破未来氢能技术的发展需要技术创新与突破,包括氢气的制备、储存、输送等方面的技术,以及燃料电池和氢气发动机等关键设备的技术。
(2)政策法规的跟进和支持氢能技术的发展需要政策法规的跟进和支持,推动其产业化、市场化、商业化,从而实现氢能经济的可持续发展。
氢能技术的发展与应用前景

氢能技术的发展与应用前景随着人们对未来环境的关注和能源的需求,氢能技术作为一种新兴的清洁能源技术,日益受到人们的重视和关注,正加速向应用和商业化方向发展。
在全球可再生能源发展的同时,氢能的应用前景也变得越来越明朗。
一、氢能技术的发展历程氢能技术的发展可以追溯到19世纪末期,在过去的100多年历史中,氢能技术经历了从实验室到商业化的发展过程。
在上世纪50年代,美国、欧洲和日本开始开展氢能技术的实验,当时主要是针对战争和太空探索所需的氢气,随着时间的推移,氢气的应用领域已从军事和太空领域扩展到交通、工业和家庭领域。
氢汽车是目前氢能技术应用最受关注的领域之一。
在美日等国家普及和推广氢汽车。
世界各国科技企业也在积极研发各种氢能相关技术,不断提高氢能应用的效率。
二、氢能技术的优劣势分析优势:首先,氢气的储存比其他燃料电池更加轻巧,同样容易携带。
其次,氢气是一种可再生能源,不会产生有害气体,可以降低空气污染的程度。
再次,氢气可以在储存和利用过程中转化成电能,具有高效、稳定、无毒和无污染等特点。
它作为一种燃料又可以产生热能和动能,既可以用于发电,也可以用于交通领域。
它在未来可以替代石油、煤炭等化石能源,成为人们追求清洁环境、低碳生活的新选择。
劣势:目前氢能技术的劣势主要在于生产和储存的成本较高。
氢气储存过程中需要高压容器等设备,同时氢气的产生也需要比较大的能源投入,影响其商业化应用的进展。
三、氢能技术的应用前景氢能技术的应用前景十分广阔。
在交通领域,氢燃料电池车辆已经成为汽车产业的重点研究领域,各大汽车制造商纷纷加入到氢汽车的生产和销售领域。
在工业领域,氢气可以用于生产和加工过程中,例如金属加工、玻璃加工、石化工业、金属粉末冶金及水解氧化还原反应等等。
在家庭领域以及小型商业领域,氢气可以用作热水器、烤箱、空调、电力备用等等。
综上所述,氢能技术的应用前景十分广阔,各领域都可以探索氢气的应用方向。
四、氢能技术的发展挑战虽然氢能技术在未来发展前景广阔,但在应用过程中仍然面临着许多技术挑战和经济约束。
国内外氢能产业发展现状分析

国内外氢能产业发展现状分析一、国内氢能产业发展现状1.政策支持:随着中国政府大力推动新能源产业发展,氢能产业也得到了积极的政策支持。
2024年,国家能源局发布了《关于加快推进氢能产业发展的指导意见》,提出了针对氢能产业的发展目标和政策支持措施,包括加大资金投入、推进技术研发和示范应用、完善产业链条等。
2.技术进步:近年来,国内氢能技术取得了显著进展。
在氢能生产方面,中国已经在光解水、化石能源转化等领域取得了可观的成果。
在氢能储存和运输方面,国内企业也推出了一系列新技术和产品。
此外,中国在燃料电池技术方面也有较为突出的表现,拥有全球最大的燃料电池车辆保有量。
3.产业链完善:国内氢能产业链逐渐形成,涵盖了氢能生产、储存、运输、利用等多个环节。
目前,国内已经建立了一批氢能产业园区和试点工程,促进了氢能产业的快速发展。
同时,国内一些大型能源企业和汽车制造商也开始加大对氢能产业的投资和布局,进一步推动了产业链的完善。
二、国外氢能产业发展现状1.发达国家的领先地位:目前,德国、日本等发达国家在氢能产业方面处于领先地位。
这些国家在氢能技术研发、产业布局和政策支持方面具备较为完善的体系,形成了一定规模的氢能产业链。
德国作为欧洲氢能产业的龙头,已经拥有了包括氢能发电、氢能储存和燃料电池车辆等多个领域的完整产业链。
2.全球产业合作互补:不同国家和地区在氢能产业方面有着各自的优势,通过合作可以实现互补发展。
例如,日本在氢能储存和运输方面取得了突破,而中国在燃料电池技术方面有一定的优势,两国可以在技术研发和市场开发等方面进行合作。
此外,国际上也有一些氢能产业合作组织,如国际能源署的氢能合作与创新平台,为促进全球氢能产业的发展发挥了积极作用。
3.激烈的国际竞争:随着氢能产业的发展,国际竞争也越来越激烈。
各国纷纷加大对氢能产业的投资和支持力度,争夺产业链中的各个环节。
例如,欧洲在氢能技术研发和应用方面具备较强实力,美国在燃料电池和氢能储存等领域具有突出优势。
氢能产业发展历程

氢能产业的发展历程可以追溯到数百年前,但直到近年来才得到广泛关注和快速发展。
以下是一些关键时间节点和发展历程:
16-18世纪:氢的发现和初期应用。
瑞士医生、炼金术士、非宗教神学家和德国文艺复兴时期的哲学家Paracelsus首次通过将金属溶解在硫酸中观察到氢的存在。
随后,其他科学家开始对氢进行更深入的研究和探索。
19世纪:氢燃料电池的诞生。
1801年,法国科学院院士、皇家学会会员Humphry Davy提出了燃料电池的概念。
1839年,英国法官和科学家William Robert Grove开发并制作了首个燃料电池——格罗夫电池,他因此被称为燃料电池之父。
20世纪:氢能技术的探索和应用。
随着科技的发展,氢能技术不断取得突破,涵盖了燃料电池、氢气制备和氢能源基础设施等多个领域。
多个国际组织如国际能源署(IEA)和联合国等也开始关注和支持氢能源的发展。
21世纪:氢能产业的快速发展。
随着全球对清洁能源的需求不断增加,氢能产业得到了快速发展。
政府和企业纷纷加大对氢能技术的投入,推动商业化应用和产业发展。
同时,随着技术的进步和成本的降低,氢能的应用场景也不断拓展,从航天领域到汽车、电力、工业等领域。
目前,全球多个国家和地区都在积极布局氢能产业,制定相关政
策和规划,推动氢能技术的研发和应用。
未来,随着技术的不断进步和产业的不断完善,氢能将在全球能源转型中发挥越来越重要的作用。
分析氢能源的发展前景和应用价值

分析氢能源的发展前景和应用价值氢能源是一种高效、清洁、可再生的能源,在未来的能源体系中具有重要地位。
氢能源的应用领域广泛,包括交通运输、热电联供、工业制造等多个领域。
本文将分析氢能源的发展前景和应用价值。
一、氢能源的发展前景1.全球能源需求迅速增长。
随着全球经济和人口的快速增长,能源需求不断增加。
同时,传统能源的供给受到限制,新能源的发展成为势在必行。
氢能源作为新能源之一,将有望在未来承担更多的能源需求。
2.环保和节能意识日益增强。
全球气候变化、空气污染等环保问题受到越来越多的关注。
氢能源具有零排放、清洁无污染等特点,与环境保护的要求相符。
3.政策支持力度不断加强。
全球各国政府纷纷出台支持新能源发展的政策,鼓励企业投入到氢能源领域。
例如,欧盟制定了《清洁能源包》,韩国政府推出了“氢经济路线图”,中国政府也出台了一系列支持氢能源发展的政策。
二、氢能源的应用价值1.交通运输领域。
氢燃料电池汽车是氢能源应用的重要方向之一。
氢燃料电池汽车具有零排放、充电时间短、续航里程长等特点,是传统燃油汽车的替代品。
世界各国正在积极推广氢能源汽车,预计未来氢燃料电池汽车将逐渐普及。
2.热电联供领域。
氢能源可以通过燃料电池技术转化为电能和热能,应用于公共服务设施、工业制造等领域。
氢能源的高效率、清洁无污染等特点,使其具有广泛的应用前景。
3.工业制造领域。
氢能源可以通过电解水技术制备得到,与化石能源相比,制备成本更低,而且氢气是常温常压的,储存和运输相对容易。
因此,氢气在工业生产中的应用前景广阔。
三、氢能源的市场前景1.氢能源作为可再生能源,未来市场潜力巨大。
根据国际能源署的预测,到2030年,全球氢能源市场规模将达到2.5万亿美元。
这表明,氢能源市场前景广阔,其商业价值不容小觑。
2.氢能源产业链已经逐步完善。
从氢气制备、储存、运输到应用领域,氢能源的产业链在不断完善。
目前,全球各国企业已经涉足氢能源产业,竞争格局已经初步形成。
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《新能源专题讲座》课程论文题目氢能源的开发与应用专业新能源科学与工程姓名学号日期2016.01.05摘要随着化石燃料等不可再生资源的日益紧缺和环境污染日益加重,人们迫切需要寻找替代能源。
氢能作为可持续、清洁的能源而被广泛研究,是未来人类的理想能源之一,对整个世界经济的可持续发展具有重要的战略意义。
本文总结了氢能源的生产现状和未来的发展趋势,详述了氢能源制备和存储所面临的问题,提出了关于氢能源未来发展趋势的一些见解。
关键词氢能源生物制氢储氢材料氢气利用一、氢能源简介氢能是人类能够从自然界获取的储量最丰富且高效的能源,作为能源,氢能具有无可比拟的潜在开发价值。
(1)氢是自然界存在最普遍的元素,据估计它构成了宇宙质量的75%,除空气中含有氢气外,它主要以化合物的形态贮存于水中,而水是地球上最广泛的物质。
(2)除核燃料外,氢的发热值是所有化石燃料、化工燃料和生物燃料中最高的,达142.35lkJ/kg,每千克氢燃烧后的热量,约为汽油的3倍,酒精的3.9倍,焦炭的4.5倍;(3)所有元素中,氢重量最轻。
在标准状态下,它的密度为0.0899g/L;氢可以以气态、液态或固态的金属氢化物出现,能适应贮运及各种应用环境的不同要求;(4)氢燃烧性能好,点燃快,与空气混合时有广泛的可燃范围,而且燃点高,燃烧速度快;(5)氢本身无毒,与其他燃料相比氢燃烧时最清洁,除生成水和少量氮化氢外不会产生诸如一氧化碳、二氧化碳、碳氢化合物、铅化物和粉尘颗粒等对环境有害的污染物质,少量的氮化氢经过适当处理也不会污染环境,而且燃烧生成的水还可继续制氢,反复循环使用;(6)氢能利用形式多,既可以通过燃烧产生热能,在热力发动机中产生机械功,又可以作为能源材料用于燃料电池,或转换成固态氢用作结构材料。
用氢代替煤和石油,不需对现有的技术装备作重大的改造,现在的内燃机稍加改装即可使用;(7)所有气体中,氢气的导热性最好,比大多数气体的导热系数高出10倍,因此在能源工业中氢是极好的传热载体。
二、氢能源的制备2.1 从含烃的化石燃料中制氢这是过去以及现在采用最多的方法,它是以煤、石油或天然气等化石燃料作原料来制取氢气。
自从天然气大规模开采后,传统制氢的工业中有96%都是以天然气为原料,天然气和煤都是宝贵的燃料和化工原料,其储量有限,且制氢过程会对环境造成污染,用它们来制氢显然摆脱不了人们对常规能源的依赖和对自然环境的破坏。
2.2 电解水制氢这种方法是基于氢氧可逆反应分解水来实现的。
为了提高制氢效率,电解通常在高压下进行,采用的压力多为3.0~5.0 MPa。
目前电解效率为50%~70%。
由于电解水的效率不高且需消耗大量的电能,因此利用常规能源生产的电能来进行大规模的电解水制氢显然是不合算的。
2.3 生物制氢生物制氢以生物活性酶为催化剂,利用含氢有机物和水将生物能和太阳能转化为高能量密度的氢气。
与传统制氢工业相比,生物制氢技术的优越性体现在:所使用的原料极为广泛且成本低廉,包括一切植物、微生物材料,工业有机物和水;在生物酶的作用下,反应条件为温和的常温常压,操作费用十分低廉;产氢所转化的能量来自生物质能和太阳能,完全脱离了常规的化石燃料;反应产物为二氧化碳,氢气和氧气,二氧化碳经过处理仍是有用的化工产品,可实现零排放的绿色无污染环保工程。
由此可见,发展生物制氢技术符合国家对环保和能源发展的中、长期政策,前景光明。
2.3.1 微生物制氢利用微生物在常温常压下进行酶催化反应可制得氢气。
这方面的最初探索大概在1942年前后。
科学家们首先发现一些藻类的完整细胞,可以利用阳光产生氢气流。
7年之后,又有科学家通过试验证明某些具有光合作用的菌类也能产生氢气。
此后,许多科学工作者从不同角度展开了利用微生物产生氢气的研究。
近年来,已查明在常温常压下以含氢元素物质(包括植物淀粉、纤维素、糖等有机物及水)为底物进行生物酶催化反应来制得氢气的微生物可分为5个种类,即:异养型厌氧菌、固氮菌、光合厌氧细菌、蓝细胞和真核藻类。
其中蓝细胞和真核藻类产氢所利用的还原性含氢物质是水;异养型厌氧菌、固氮菌、光合厌氧细菌所利用的还原性含氢物质则是有机物。
按氢能转化的能量来源来分,异养型厌氧菌,固氮菌依靠分解有机物产生ATP来产氢;而真核藻类、蓝细胞、光合厌氧细菌则能通光合作用将太阳能转化为氢能。
2.3.2 生物质制氢在生物技术领域,生物质又称生物量,是指所有通过光合作用转化太阳能生长的有机物,包括高等植物,农作物及秸秆,藻类及水生植物等。
利用生物质制氢是指用某种化学或物理方式把生物质转化成氢气的过程。
降低生物制氢成本的有效方法是应用廉价的原料,常用的有富含有机物的有机废水,城市垃圾等,利用生物质制氢同样能够大大降低生产成本,而且能够改善自然界的物质循环,很好地保护生态环境。
通过陆地和海洋中的光合作用,每年地球上所产生物量中所含的能量是全世界人类每年消耗量的l0倍。
生物质的使用为液态燃料和化工原料提供了一个有充足选择余地的可再生资源,只要生物质的使用跟得上它的再生速度,这种资源的应用就不会增加空气中CO的含量。
就纤维素类生物质而言,我国农村可供利用的农作物秸秆达5亿到6亿吨,相当于2亿多吨标准煤。
林产加工废料约为3 000万吨,此外还有1000万吨左右的甘蔗渣。
这些生物质资源中,有16%到38%是作为垃圾处理的,其余部分的利用也多处于低级水平,如造成环境污染的随意焚烧、采用热效率仅约为10%的直接燃烧方法等。
开发生物质制氢技术将是解决上述问题的一条很好的途径。
三、氢能的储存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。
3.1 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100MPa下具有较高的储氢能力,可达到每立方米100 kg 以上,但由于金属密度很大,导致氢的质量百分含量很低,只有百分之五左右。
储氢合金不仅具有安全可靠、储氢能耗低、单位体积储氢密度高等优点,还有将氢气纯化、压缩的功能,是目前最常用的储氢材料。
按储氢合金材料的主要金属元素区分,可分为稀土系、钙系、钛系、锆系、镁系等;3.1.1 稀土系储氢合金LaNi是较早开发的稀土储氢合金,它的优点是活化容易、分解氢压适中、吸放氢平衡压差小、动力学性能优良、不易中毒。
但它在吸氢后会发生晶格膨胀,合金易粉碎。
3.1.2 镁基储氢材料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。
但其吸放氢速度较慢、氢化物稳定导致释放氢温度过高、表面容易形成一层致密的氧化膜等缺点,使其实用化进程受到限制。
镁具有吸氢量大(MgH。
含氢的质量分数为7.6 )、重量轻、价格低等优点,但放氢温度高且吸放氢速度慢。
通过合金化可改善镁氢化物的热力学和动力学特性,从而出现实用的镁基储氢合金。
3.1.3 钛系储氢合金钛系储氢合金最大的优点是放氢温度低(一30℃)、价格适中,缺点是不易活化、易中毒、滞后现象比较严重。
近年来对于Ti—V—Mn系储氢合金的研究开发十分活跃,通过亚稳态分解形成的具有纳米结构的储氢合金吸氢质量分数可达百分之二以上。
3.1.4 钒基固溶体型储氢合金钒可与氢生成VH氢化物。
钒基固溶体型储氢合金的特点是可逆储氢量大、可常温下实现吸放氢、反应速率大,但合金表面易生成氧化膜,增大激活难度。
金属氢化物储氢具有较高的容积效率,使用也比较安全,但质量效率较低。
如果质量效率能够被有效提高的话,这种储氢方式将是很有希望的交通燃料的储存方式。
3.2 碳质储氢材料在吸附储氢的材料中,碳质材料是最好的吸附剂,它对少数的气体杂质不敏感,且可反复使用。
碳质储氢材料主要是高比表面积活性炭、石墨纳米纤维(GNF)和碳纳米管(CNT)。
3.2.1 超级活性炭吸附储氢超级活性炭储氢始于20世纪70年代末,是在中低温(77~273 K)、中高压(1~10 MPa)下利用超高比表面积的活性炭作吸附剂的吸附储氢技术。
与其他储氢技术相比,超级活性炭储氢具有经济、储氢量高、解吸快、循环使用寿命长和容易实现规模化生产等优点,是一种很具潜力的储氢方法。
3.2.2 碳纳米管/纳米碳纤维吸附储氢从微观结构上来看,碳纳米管是由一层或多层同轴中空管状石墨烯构成,可以简单地分为单壁碳纳米管、多壁碳纳米管以及由单壁碳纳米管束形成的复合管,管直径通常为纳米级,长度在微米到毫米级。
石墨纳米纤维的储氢能力取决于其纤维结构的独特排布。
氢气在碳纳米管中的吸附储存机理比较复杂。
根据吸附过程中吸附质与吸附剂分子之间相互作用的区别,以及吸附质状态的变化,可分为物理吸附和化学吸附。
3.3 络合物储氢材料络合物用来储氢起源于硼氢化络合物的高含氢量,日本的科研人员首先开发了氢化硼钠和氢化硼钾等络合物储氢材料,它们通过加水分解反应可产生比其自身含氢量还多的氢气。
后来有人研制了一种被称之为“Aranate”的新型储氢材料:氢化铝络合物。
这些络合物加热分解可放出总量高达7.4 (质量分数)的氢。
氢化硼和氢化铝络合物是很有发展前景的新型储氢材料,但为了使其能得到实际应用,人们还需探索新的催化剂或将现有的钛、锆、铁催化剂进行优化组合以改善NaA1H 等材料的低温放氢性能,而且对于这类材料的回收再生循环利用也须进一步深入研究。
3.4 有机物储氢材料有机液体氢化物储氢技术是20世纪80年代国外开发的一种新型储氢技术,其原理是借助不饱和液体有机物与氢的一对可逆反应,即加氢反应和脱氢反应实现的。
烯烃、炔烃和芳烃等不饱和有机物均可作为储氢材料,但从储氢过程的能耗、储氢量、储氢剂和物理性质等方面考虑,以芳烃特别是单环芳烃为佳。
目前研究表明,只有苯、甲苯的脱氢过程可逆且储氢量大,是比较理想的有机储氢材料。
有机物储氢的特点是:(1)储氢量大;(2)便于储存和运输;(3)可多次循环使用;(4)加氢反应放出大量热可供利用。
四、氢能的利用4.1 氢是清洁的车用原料氢可以做汽车燃料。
用氢气作燃料油许多优点,首先是干净卫生氢气燃烧后的产物是水,不会污染环境,非常有利于环境的保护。
其次是氢气在燃烧时比汽油的发热量高。
一般的内燃机,通常以柴油或汽油作燃料,氢气车则改为使用气体氢。
燃料电池和电动氢会取代一般的引擎。
把氢输入燃料电池中,氢原子的电子被质子交换膜阻隔,通过外电路从负极传导到正极,成为电能驱动电动机;质子却可以通过质子交换膜与氧化和为纯净的水雾排出。