储氢合金及应用
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• 氢的发热值在所有化石燃料、化工燃料和生物燃料中最高， (1.21-1.43)X105kJ/kg•H2，是汽油发热值的3倍，焦炭发热 值的4.5倍
• 氢的燃烧性能好，点燃快，可燃范围宽，燃点高，燃烧速 度快
• 在所有气体中，氢气的导热性最好，比大多数气体的导热 系数高10倍，是极好的传热载体
• 用途广泛，可直接用作发动机燃料、燃料电池燃料、化工 原料等
• 氢的热核反应放出热核能或聚变能 → 氢弹、可控核聚变 反应
• 氢能是一种理想的二次能源
氢能的优点：
• 氢是自然界中存在最普遍的元素，它构成宇宙质量的3/4， 在地球上主要以化合物形式存在于水中
• 从水中可分解出氢，氢燃烧反应又生成水，所以是取之不 尽、用之不竭的能源
• 氢本身无毒，氢燃烧反应不会像矿物燃料那样产生大量烟 尘和有害气体 → 清洁能源
制氢技术：
• 化石燃料制氢，以煤、石油或天然气等作原料制氢，产量 大，效率高，但伴有大量CO2排放
• 水分解制氢，可通过电解、热化学循环分解、光化学分解 等方式进行，氢的纯度高，效率低，成本高
• 生物质制氢，包括生物质汽化或裂解制氢和微生物制氢， 前者效率高但氢气纯度低，后者规模和效率有待提高
储氢技术： • 氢气储存有物理和化学两大类方法 • 物理储氢：液氢储存，高压氢气储存，活性炭吸附储存，
• 氢可以以气态、液态或固态的金属氢化物形式存在，能适 应储运及各种应用环境的不同要求
• 可作为储能介质，经济和有效地输送能源，作为二次能源， 氢的输送与储存损失比电力小
• 氢能源的开发引起各国政府的极大重视 • 上世纪90年代起，美、日、德等发达国家均制定了系统的
氢能研究与发展规划 • 中国、印度、墨西哥等发展中国家也有相应的规划考虑 • 短期目标 → 燃料电池汽车的商业化，在20年左右时间内，
化物才能作为储氢材料使用
• 目前已开发的具有实用价值的金属氢化物：稀土系AB5型； 锆、钛系AB2型；钛系AB型；镁系A2B型；钒系固溶体型 等
• 储氢量一般在1-3wt.%
非金属储氢材料： • 目前主要包括碳系材料（碳纳米管、石墨纳米纤维、高比
表面积活性炭等）、玻璃微球等非金属材料 • 均属于物理吸附型储氢材料 • 利用极大的活性比表面积，在一定的温度和压力下，吸取
• 可再生能源——太阳能、风能、海洋能、地热能、生物能、 氢能等 → 环境友好，取之不尽
• 清洁且可再生能源的开发和利用 → 国家经济可持续发展 的重要保障
（1）氢能
• 氢能 → 以氢及其同位素为主导的反应中（或在状态变化 过程中）所释放的能量
• 氢与氧化剂发生化学反应放出燃烧热或通过燃烧反应得化 学能 → 氢发动机、燃料电池等
一次能源
二次能源
最终用户
太阳能 风能 海洋能 地热能
氢气
汽车、飞机、船舶
电力
工业、农业、民生
百度文库
21世纪能源结构体系
（2）氢能系统与氢能技术 氢能系统： • 一个有机联系的系统工程 • 包括制氢（hydrogen production）、氢储存和输运
（hydrogen storage and transportation）、氢的利用 （hydrogen utilization）三大关键系统 • 每个系统都在发展各自的相应技术
使氢能在总能源系统中占有一定份额 • 长期目标 → 在化石能源枯竭时，承担起主体能源的角色
• 随着科学技术的发展，氢能的应用不是遥远的未来，未来 的经济可望实现氢经济
• 氢能转化为动力 → 动力产生电能而走向家家户户 → 成为 人类今后长期依靠的一种通用燃料
• 与电力一起，成为21世纪能源体系的两大支柱
料 • 储氢材料可大致地分为三大类：金属储氢材料、非金属储
氢材料、有机液体储氢材料 • 是氢能系统中作为氢储存与输送载体的重要候选材料 →
成为氢能技术开发中的关键材料之一 • 储氢材料的研究开发与应用已成为国内外的热门研究课题
• 储氢材料仅有30年的发展历史 → 新型功能材料 • 发展迅速，受到各国政府的高度重视 • 美国能源部用于氢储存方面的研究经费约占氢能研究经费
综合输氢方案示意图
氢的利用技术： • 工业应用，化工（合成氨、合成甲醇、煤液化、石油精制
等），冶金（直接还原金属、光亮热处理等），半导体 （制取多晶硅、外延生长等），玻璃，化肥等 • 交通运输，氢发动机、氢能汽车等 • 航天工业，液氢液氧火箭发动机 • 氢发电，氢氧燃料电池（固定电站、便携式电源、动力电 源） • 家庭应用，Ni-MH电池，清洁燃料等
碳纤维和碳纳米管储存，玻璃微球储存等 • 化学储氢：金属氢化物储存，有机液态氢化物储存，无机
物储存，复杂氢化物储存等
各种方法的储氢能力
休息15分钟
输氢技术： • 氢有多种多样的输送方式，可根据地点、用途、用氢方式、
距离、用量、用户分布、输送成本等因素综合考虑输送方 案 • 气体氢输送，可采用管道、车（船）载高压钢瓶等方式， 前者效率高，建造成本高，后者灵活性大 • 液氢输送，可采用罐车、油轮或管道等方式，效率高，但 系统复杂，成本高 • 氢化物输送，可用桶或罐装金属氢化物，灵活、安全和经 济
二、储氢合金及应用
1、氢能与储氢材料
• 能源、环境、可持续发展 → 当今社会发展的三大主题 • 能源 → 人类活动的源泉 • 清洁能源 → 人类社会健康发展的基础 • 氢能（Hydrogen energy） → 面向21世纪的理想清洁能
源之一
• 化石能源——煤、石油、天然气 → 环境污染，资源渐趋 枯竭
大量氢气，当提高温度或减压时，放出氢气 • 吸氢量一般均大于金属储氢材料，可达4-10wt.%
有机液体储氢材料： • 苯、甲苯等有机液体，需要合适的催化剂作用 • 在较低压力和相对高的温度下 → 可作为氢载体（与H2发
生可逆反应）→ 储存和输送氢 • 储氢量可达7wt.%左右
家庭用氢前景图
复合能源系统： • 氢作为储能介质 → 太阳能-氢能系统 • 阳光充足的夏季和白天 → 光发电电解水制氢，通过储氢
材料储氢，太阳能 → 转化成氢的化学能 • 夜晚和冬季 → 利用氢运行燃料电池，或氢气的其它利用
太阳能－氢能系统的结构概念图
（3）储氢材料
储氢材料： • 能在适当的温度和压力下，大量可逆地吸收、释放氢的材
的50% • 日本政府制定的“新阳光计划”中，储氢技术是氢能发电
计划中的三大内容之一 • 我国早在“八五”国家863计划中就把储氢材料列为重点
研究项目，之后又在国家973计划中列项支持
金属储氢材料：
• 氢几乎可以同元素周期表中的各种金属元素反应，生成金 属氢化物
• 但并不是所有金属氢化物都能做为储氢材料 • 只有那些能在温和条件下大量可逆吸放氢的金属或合金氢
• 氢的燃烧性能好，点燃快，可燃范围宽，燃点高，燃烧速 度快
• 在所有气体中，氢气的导热性最好，比大多数气体的导热 系数高10倍，是极好的传热载体
• 用途广泛，可直接用作发动机燃料、燃料电池燃料、化工 原料等
• 氢的热核反应放出热核能或聚变能 → 氢弹、可控核聚变 反应
• 氢能是一种理想的二次能源
氢能的优点：
• 氢是自然界中存在最普遍的元素，它构成宇宙质量的3/4， 在地球上主要以化合物形式存在于水中
• 从水中可分解出氢，氢燃烧反应又生成水，所以是取之不 尽、用之不竭的能源
• 氢本身无毒，氢燃烧反应不会像矿物燃料那样产生大量烟 尘和有害气体 → 清洁能源
制氢技术：
• 化石燃料制氢，以煤、石油或天然气等作原料制氢，产量 大，效率高，但伴有大量CO2排放
• 水分解制氢，可通过电解、热化学循环分解、光化学分解 等方式进行，氢的纯度高，效率低，成本高
• 生物质制氢，包括生物质汽化或裂解制氢和微生物制氢， 前者效率高但氢气纯度低，后者规模和效率有待提高
储氢技术： • 氢气储存有物理和化学两大类方法 • 物理储氢：液氢储存，高压氢气储存，活性炭吸附储存，
• 氢可以以气态、液态或固态的金属氢化物形式存在，能适 应储运及各种应用环境的不同要求
• 可作为储能介质，经济和有效地输送能源，作为二次能源， 氢的输送与储存损失比电力小
• 氢能源的开发引起各国政府的极大重视 • 上世纪90年代起，美、日、德等发达国家均制定了系统的
氢能研究与发展规划 • 中国、印度、墨西哥等发展中国家也有相应的规划考虑 • 短期目标 → 燃料电池汽车的商业化，在20年左右时间内，
化物才能作为储氢材料使用
• 目前已开发的具有实用价值的金属氢化物：稀土系AB5型； 锆、钛系AB2型；钛系AB型；镁系A2B型；钒系固溶体型 等
• 储氢量一般在1-3wt.%
非金属储氢材料： • 目前主要包括碳系材料（碳纳米管、石墨纳米纤维、高比
表面积活性炭等）、玻璃微球等非金属材料 • 均属于物理吸附型储氢材料 • 利用极大的活性比表面积，在一定的温度和压力下，吸取
• 可再生能源——太阳能、风能、海洋能、地热能、生物能、 氢能等 → 环境友好，取之不尽
• 清洁且可再生能源的开发和利用 → 国家经济可持续发展 的重要保障
（1）氢能
• 氢能 → 以氢及其同位素为主导的反应中（或在状态变化 过程中）所释放的能量
• 氢与氧化剂发生化学反应放出燃烧热或通过燃烧反应得化 学能 → 氢发动机、燃料电池等
一次能源
二次能源
最终用户
太阳能 风能 海洋能 地热能
氢气
汽车、飞机、船舶
电力
工业、农业、民生
百度文库
21世纪能源结构体系
（2）氢能系统与氢能技术 氢能系统： • 一个有机联系的系统工程 • 包括制氢（hydrogen production）、氢储存和输运
（hydrogen storage and transportation）、氢的利用 （hydrogen utilization）三大关键系统 • 每个系统都在发展各自的相应技术
使氢能在总能源系统中占有一定份额 • 长期目标 → 在化石能源枯竭时，承担起主体能源的角色
• 随着科学技术的发展，氢能的应用不是遥远的未来，未来 的经济可望实现氢经济
• 氢能转化为动力 → 动力产生电能而走向家家户户 → 成为 人类今后长期依靠的一种通用燃料
• 与电力一起，成为21世纪能源体系的两大支柱
料 • 储氢材料可大致地分为三大类：金属储氢材料、非金属储
氢材料、有机液体储氢材料 • 是氢能系统中作为氢储存与输送载体的重要候选材料 →
成为氢能技术开发中的关键材料之一 • 储氢材料的研究开发与应用已成为国内外的热门研究课题
• 储氢材料仅有30年的发展历史 → 新型功能材料 • 发展迅速，受到各国政府的高度重视 • 美国能源部用于氢储存方面的研究经费约占氢能研究经费
综合输氢方案示意图
氢的利用技术： • 工业应用，化工（合成氨、合成甲醇、煤液化、石油精制
等），冶金（直接还原金属、光亮热处理等），半导体 （制取多晶硅、外延生长等），玻璃，化肥等 • 交通运输，氢发动机、氢能汽车等 • 航天工业，液氢液氧火箭发动机 • 氢发电，氢氧燃料电池（固定电站、便携式电源、动力电 源） • 家庭应用，Ni-MH电池，清洁燃料等
碳纤维和碳纳米管储存，玻璃微球储存等 • 化学储氢：金属氢化物储存，有机液态氢化物储存，无机
物储存，复杂氢化物储存等
各种方法的储氢能力
休息15分钟
输氢技术： • 氢有多种多样的输送方式，可根据地点、用途、用氢方式、
距离、用量、用户分布、输送成本等因素综合考虑输送方 案 • 气体氢输送，可采用管道、车（船）载高压钢瓶等方式， 前者效率高，建造成本高，后者灵活性大 • 液氢输送，可采用罐车、油轮或管道等方式，效率高，但 系统复杂，成本高 • 氢化物输送，可用桶或罐装金属氢化物，灵活、安全和经 济
二、储氢合金及应用
1、氢能与储氢材料
• 能源、环境、可持续发展 → 当今社会发展的三大主题 • 能源 → 人类活动的源泉 • 清洁能源 → 人类社会健康发展的基础 • 氢能（Hydrogen energy） → 面向21世纪的理想清洁能
源之一
• 化石能源——煤、石油、天然气 → 环境污染，资源渐趋 枯竭
大量氢气，当提高温度或减压时，放出氢气 • 吸氢量一般均大于金属储氢材料，可达4-10wt.%
有机液体储氢材料： • 苯、甲苯等有机液体，需要合适的催化剂作用 • 在较低压力和相对高的温度下 → 可作为氢载体（与H2发
生可逆反应）→ 储存和输送氢 • 储氢量可达7wt.%左右
家庭用氢前景图
复合能源系统： • 氢作为储能介质 → 太阳能-氢能系统 • 阳光充足的夏季和白天 → 光发电电解水制氢，通过储氢
材料储氢，太阳能 → 转化成氢的化学能 • 夜晚和冬季 → 利用氢运行燃料电池，或氢气的其它利用
太阳能－氢能系统的结构概念图
（3）储氢材料
储氢材料： • 能在适当的温度和压力下，大量可逆地吸收、释放氢的材
的50% • 日本政府制定的“新阳光计划”中，储氢技术是氢能发电
计划中的三大内容之一 • 我国早在“八五”国家863计划中就把储氢材料列为重点
研究项目，之后又在国家973计划中列项支持
金属储氢材料：
• 氢几乎可以同元素周期表中的各种金属元素反应，生成金 属氢化物
• 但并不是所有金属氢化物都能做为储氢材料 • 只有那些能在温和条件下大量可逆吸放氢的金属或合金氢