储氢材料的发展历史和研究进展
固体储氢材料研究进展

固体储氢材料研究进展固体储氢材料是一种重要的氢能源技术,可用于储存和释放氢气,在氢能源的开发和利用中发挥着关键性作用。
目前,研究人员正在不断探索和开发各种固体储氢材料,以提高储氢性能和降低成本。
本文将主要介绍固体储氢材料的研究进展,包括材料种类、储氢机制、性能评价和未来发展方向。
1.固体储氢材料的种类目前,固体储氢材料可以分为以下几类:金属氢化物、金属氮化物、金属硼化物、金属碳化物和有机氢储存材料等。
其中,金属氢化物是最常见的固体储氢材料,包括锂氢化物、镁氢化物、钠氢化物等。
这些材料都具有高储氢容量和较低的解吸温度,是目前研究的热点材料之一2.固体储氢机制固体储氢材料的储氢机制主要有吸附、物理吸附和化学吸附三种方式。
吸附是指氢气在固体表面以物理吸附形式吸附,主要由范德华力引起;物理吸附是指氢气通过排斥力作用分子吸附在基体表面;化学吸附是指氢气通过化学键形式与基体表面结合。
不同的固体储氢材料具有不同的储氢机制,需要根据具体情况选择适合的材料。
3.固体储氢性能评价评价固体储氢材料的性能通常包括储氢容量、解吸温度、吸附/解吸速率和循环稳定性等指标。
高储氢容量和低解吸温度是固体储氢材料的两个重要性能指标,可以直接影响材料的应用效果。
吸附/解吸速率和循环稳定性则影响材料的实际应用场景,需要进行全面的评估和优化。
4.固体储氢材料的未来发展方向固体储氢材料的研究方向主要包括以下几个方面:一是提高储氢容量和降低解吸温度,通过合成新型材料或调控表面结构提高固体储氢材料的性能;二是提高吸附/解吸速率和循环稳定性,通过设计合理的储氢系统和优化反应条件改善材料的性能;三是降低成本和提高可持续性,研究低成本、高效率的制备方法和可再生能源驱动的固体储氢系统。
总的来说,固体储氢材料是氢能源领域的重要技术之一,其研究进展不仅可以推动氢能源的发展,也可以促进环境保护和可持续发展。
未来,研究人员将继续努力,不断探索新的固体储氢材料,并提高其性能和应用效果,为氢能源的商业化应用做出贡献。
储氢材料的分类及研究进展

储氢材料的分类及研究进展储氢材料是指能够吸收、存储和释放氢气的材料。
储氢技术是氢能应用的关键之一,可以有效解决氢能在储存和运输过程中的困难。
目前,储氢材料可分为物理吸附、化学吸附、金属氢化物和化学储氢材料等四大类。
物理吸附材料是最早被研究的储氢材料之一,其通过分子间相互作用力实现氢气的吸附。
常见的物理吸附材料包括活性炭、金属有机骨架(MOF)、碳纳米管等。
物理吸附材料具有分子均匀分散、重力失效等特点,但吸附能力较弱、脱附困难等问题限制了其实际应用。
化学吸附材料相较于物理吸附材料,通过化学键或电子云间相互作用来吸附氢气。
其可以分为配位化合物、氮碳化合物和碳负载的金属催化剂等。
化学吸附材料具有高吸附容量、可逆循环等优势,但存在中等温度下反应慢、再生困难等问题。
金属氢化物可通过吸氢和脱氢反应实现储氢。
根据金属和氢化物的反应性,可分为反应型、吸附型和固溶型金属氢化物。
金属氢化物储氢具有储氢容量大、实际应用广等优势,但存在反应速率慢、固脱附困难等问题。
化学储氢材料是一类以化学反应形式将氢气转化为其他物质来实现储氢的材料。
其可以分为金属烷基化物、金属氢化物和高温固态化合物等。
化学储氢材料具有储氢容量大、储氢速率快等特点,但由于反应副产物的处理问题,目前还存在一定的挑战。
近年来,储氢材料的研究进展主要集中在以下几个方面:1.新型材料的开发:通过合成新结构、新型配位化合物和金属有机骨架等材料,提高储氢材料的吸附容量和吸附速率。
2.改善储氢材料性能:利用催化剂改善物理吸附材料的吸附性能、通过控制金属氢化物的成分和微观结构来提高储氢性能,以及通过功能化修饰来改善化学吸附材料的再生性能。
3.界面优化:通过界面改性来提高吸附材料的吸附能力和实际应用效果。
4.储氢材料与载氢载体的设计:通过与载氢载体的复合来提高储氢材料的储氢性能,如储氢塔等。
5.储氢材料的实际应用:将储氢材料应用于氢能源领域,如氢气储存、氢能源驱动车辆等。
储氢材料的研究进展

储氢材料的研究进展一、本文概述随着全球能源结构的转型和可持续发展目标的日益紧迫,氢能作为一种清洁、高效的能源形式,正受到越来越多的关注。
而储氢材料作为氢能利用的关键环节,其性能的提升和技术的突破对于氢能的大规模应用具有决定性的影响。
本文旨在全面综述储氢材料的研究进展,通过对不同类型储氢材料的性能特点、应用领域以及发展趋势进行深入探讨,以期为氢能领域的科研人员和技术人员提供有益的参考和启示。
本文将首先介绍储氢材料的研究背景和重要意义,然后从物理储氢材料、化学储氢材料和复合储氢材料三个方面,分别阐述各类储氢材料的最新研究成果和进展。
在此基础上,本文将重点分析储氢材料的性能评价指标,如储氢密度、吸放氢动力学、循环稳定性等,并探讨影响这些性能指标的关键因素。
本文将展望储氢材料的发展趋势和未来研究方向,以期为推动氢能领域的技术创新和产业发展贡献一份力量。
二、储氢材料的分类储氢材料,作为能量储存和转换的重要媒介,在氢能源的应用中扮演着关键角色。
根据其储氢机制和材料特性,储氢材料大致可分为物理吸附储氢材料、化学氢化物储氢材料、金属有机骨架储氢材料以及纳米储氢材料等几大类。
物理吸附储氢材料:这类材料主要通过物理吸附作用储存氢气,如活性炭、碳纳米管、石墨烯等。
这些材料具有高的比表面积和良好的吸附性能,能够有效地吸附并储存氢气。
然而,其储氢密度相对较低,且受温度和压力影响较大。
化学氢化物储氢材料:这类材料通过化学反应将氢气转化为氢化物来储存氢,如金属氢化物(如NaAlHMgH2等)和氨硼烷等。
这类材料具有较高的储氢密度,但储氢和释氢过程通常需要较高的温度和压力,且可能伴随有副反应的发生。
金属有机骨架储氢材料:金属有机骨架(MOFs)是一种新型的多孔材料,具有高的比表面积和孔体积,以及可调的孔径和化学性质。
MOFs材料通过物理吸附或化学吸附的方式储存氢气,具有较高的储氢密度和良好的可逆性。
纳米储氢材料:纳米储氢材料主要包括纳米金属颗粒、纳米碳材料等。
新型储氢材料的研究与应用发展

新型储氢材料的研究与应用发展随着环保意识的增强和能源危机的深化,氢能作为一种清洁、高效、可再生的能源备受关注。
然而,储氢技术一直是制约氢能广泛应用的一个难点。
传统的氢气压缩、液化和吸附等储氢方式都存在一定的局限性,导致氢能的利用率和安全性较低。
因此,研究和开发新型储氢材料是解决这一难题的关键之一。
一、新型储氢材料的种类1. 金属储氢材料金属储氢材料是目前研究比较广泛的一类储氢材料。
其原理是将氢气吸附在金属表面,或者将氢气与金属直接反应生成氢化金属,从而实现氢气的储存。
常见的金属储氢材料包括钛、镁、铝、锆等。
2. 碳材料碳材料具有优异的物理和化学性质,在储氢方面也有很好的应用前景。
研究表明,碳纳米管、石墨烯和碳纳米纤维等碳材料具有较高的表面积和孔径,能够有效地吸附氢气或形成氢化物,从而实现氢气的储存。
3. 有机储氢材料有机储氢材料是指在有机分子中引入氢化基团,从而实现氢气的储存。
通常采用氮、硼等元素与碳骨架结合的方式来构建有机储氢材料。
这些材料具有储氢容量大、重量轻、安全性高等优点。
二、新型储氢材料的研究进展1. 金属-有机骨架材料金属-有机骨架材料是一种最近开发出来的新型储氢材料。
该材料以金属离子为架构,与有机配体相结合构成高度有序的多孔材料。
研究表明,金属-有机骨架材料具有较高的表面积、孔径和储氢容量,可以有效地储存氢气。
2. 氨基酸盐氨基酸盐是一种新型的有机-无机杂化材料,结构中含有氨基酸和岛式阳离子。
这种材料能够水解生成反应性极强的氢基自由基,从而吸附氢气并储存。
氨基酸盐具有储氢容量高、重量轻、储存和释放氢气速度快等优点,具有很好的应用前景。
3. 石墨烯氮修饰材料石墨烯氮修饰材料是一种通过在石墨烯表面引入氮原子来改善其储氢性能的材料。
研究表明,石墨烯氮修饰材料的储氢性能较好,可以实现较高的储氢容量和释放速度。
此外,该材料的制备方法简单,成本较低,具有广泛的应用前景。
三、新型储氢材料的应用前景新型储氢材料的研究和应用将会推动氢能的广泛应用和发展。
储氢材料的发展历史和研究进展

文献综述储氢材料的发展历史和研究进展摘要作为一种清洁的新型能源,氢能对当今社会的重要性不言而喻,而氢能的有效利用成为了当前的研究重点,氢能应用的关键是氢的有效储存。
综述了目前所采用或正在研究的主要储氢材料,包括金属氢化物储氢、碳质储氢材料,分析了它们的优缺点,同时指出其相关发展趋势关键词储氢材料,传统储氢材料,金属储氢材料,碳质储氢材料1 引言进入了新的世纪,随之而来的还有许许多多的问题,其中最重要的问题之一是新能源问题!当今世界上应用最广的还是石油等化石能源,但这些化石能源也在不断减少,而且这些能源的利用率低,污染严重!因为这些能源利用而产生的污染问题也在日益加重!如:温室效应!氢能就在这样的背景下应运而生!氢能的原料——氢气在地球上的储量很大,而且氢气的使用具有可循环性!这些显著的优点使得当今世界中对氢能利用的呼声越涨越高!氢气是一种清洁的燃料,氢气燃烧后可以产生水,而它也可以用水制得!而水是地球上随处可见的!氢气的燃烧不会产生任何的温室气体,可以大大缓解当前严重的“温室效应”现象!氢能的使用便成为了以后世界中最具发展性的能源之一!而氢能的使用的条件是储存和运输!有关储氢材料的研究便就此展开!研究一种性能好的储氢材料成为了一个亟待解决的问题![1]2传统储氢方式传统的储氢方式分为气态储氢和低温储氢两种方式,它们各有千秋,有都有各自的弊端,下面就详细介绍它们的优缺点。
2.1气态储氢方式气态储氢方式的成本低,在常温下就可以进行,但需要加大压强,使气体压缩,且储存的气体能量较小,它还需要能承受住足够压力的容器,这边对能储存这种压力下的氢气的容器要求十分之高。
而且这种储氢方式的容器承压能力不够强的话,还会存在氢气易泄漏,易爆炸的危险。
这种储氢方式的发展在于研究一种能承受住足够压力的材料,且不容易裂开的材料!2.2低温液态储氢低温液态储氢方式是将氢气进行压缩并置于低温的环境下使其可以成为液态,并放入绝热性能高的容器中。
储氢材料的原理解析与研究进展

氢是一种清洁的可再生能源。
储氢材料作为一种可逆的氢元素存储材料,在现代及未来的应用十分广泛。
对于储氢材料性质的研究,将会更好地推动我国相关研究领域的进步。
随着近年来我国经济的不断发展,能源消耗也在大幅度增加,化石能源储量减少,并产生一系列的环境问题,所以寻找一种安全可靠的绿色清洁能源是必然趋势,而氢元素一直是能源系列中的“宠儿”。
由于氢能是一种可循环利用的清洁能源,将在我国能源转换中扮演重要角色。
近年来,氢能产业从行业圈内逐渐走向大众视野,被认为是具有发展潜力的新型产业。
目前唯一存在的应用问题是氢能源的存储技术问题,为了解决这一问题,储氢材料正式问世,利用金属络合物储存氢能,其质量百分密度较高且具有一定的可逆性,实现了储氢材料的正式应用,而此类材料的具体应用也可以更好地推动相关领域的发展。
氢能的储存方式分析氢能是目前发现的能源体系中储量丰富且无公害的清洁能源,是理想化石燃料替代品,而且氢能在燃烧后的生成物只有水,对我国实现“碳达峰”“碳中和”等目标具有重要意义。
在氢能的应用体系中,氢能的存储制约了氢能走向实用化和规模化。
为了解决这一问题,诞生了储氢材料理念。
目前,有3种主要的储氢方式,分别为高压气态储氢、低温液态储氢和固态储氢。
1高压气态储氢高压气态储氢是目前应用广泛、相对成熟的储氢技术,即通过压力将氢气液化至气瓶中加以储存。
该技术的优点在于,其充装释放氢气速度快,技术成熟及成本低。
而其缺点在于:一是对储氢压力容器的耐高压要求较高,商用气瓶设计压力达到20 MPa,一般充压力至15 MPa;二是其体积储氢密度不高,其体积储氢密度一般在18~40 g/L;三是在氢气压缩过程中能耗较大,且存在氢气泄漏和容器爆破等安全隐患问题。
2低温液体储氢为了解决高压气体储氢体积储氢密度低的问题,人们提出了液态储氢的概念,低温液态储氢将氢气冷却至-253℃,液化储存于低温绝热液氢罐中,储氢密度可达70.6 kg/m3,体积密度为气态时的845倍。
储氢材料的分类及研究进展

储氢材料的研究进展1 储氢材料的研究背景2 储氢材料的种类及研究进展3 储氢材料的应用4 总结与展望1 储氢材料的研究背景氢是一种清洁的燃料, 氢能被认为是未来有发展前景的新型能源之一。
以多种方式制备的氢气,通过燃料电池直接转变为电力, 可以用于汽车、火车等交通工具, 也可用于工业、商用和民用建筑等固定式发电供热设施, 实现终端污染物零排放。
氢能作为一种储量丰富、来源广泛、能量密度高、清洁的绿色能源及能源载体, 也被认为是连接化石能源向可再生能源过渡的重要桥梁。
在未来的能源体系中, 氢能可以成为与电能并重而互补的终端二次能源, 渗透并服务于科技领域和社会经济生活的各个方面, 从而为国家的能源安全和环境保护做出重要贡献。
虽然氢能的研发目前尚未形成现实生产力, 但科技进步日新月异, 已经使人们感受到新型能源带来的希望。
氢能的开发包括氢的制取、储存和利用等技术。
当氢作为一种燃料时, 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。
近 10年来, 氢燃料电池、氢燃料电池汽车及其相关领域的快速发展, 有效推动了氢能技术的进步, 但经济、安全、高效的氢储存技术仍是现阶段氢能应用的瓶颈。
对于车用氢气存储系统, 要求实际储氢能力大于 311 kg(相当于小汽车行驶500 km 所需的燃料 ), 国际能源署 ( I EA)提出的目标是储 氢 质 量 分 数 大 于 5% 、体 积 储 氢 密 度 大 于50 kg 32/m H , 并且放氢温度低于353 K,循环寿命超过1 000次;而美国能源部 (DOE)提出到 2010年储氢质量分数不低于 6% 、体积储氢大于 62 kg 32/m H , 到2015年储氢质量分数不低于 9%, 且循环寿命超过1 500 次.氢的储存是以氢的相图为基础的。
在低温区, 氢以固体形式存在, 而在 0 C和510Pa的压力下, 是密度为0.01089 886 3/m kg 的气体, 在三相点和临界点之间很小的范围内, 氢气在 - 253 e 下是密度为 7018 3/m kg 的液体。
储氢材料的研究进展1

储氢材料的研究进展1储氢材料的研究进展1储氢材料是指能够吸附或储存大量氢气的物质,它在氢能技术的应用中起着关键作用。
目前,储氢材料的研究进展如下:1.金属氢化物:金属氢化物是一种包括氢原子的金属结构。
这类材料具有高储氢密度和相对较低的温度要求,因此在储氢领域具有重要的潜力。
最常见的金属氢化物是锂氢化物和镁氢化物。
近年来,研究人员通过改变材料的微观结构和添加催化剂等方法,成功地提高了金属氢化物的储氢性能。
2.有机储氢材料:有机储氢材料是一类由碳、氢和其他元素组成的有机化合物,它们通过化学反应吸附和储存氢气。
这类材料的优势在于其相对较低的工作温度要求和较高的储氢容量。
研究人员通过设计新型的有机储氢材料和调节其结构,有效地提高了其吸附和释放氢气的性能。
3.多孔材料:多孔材料是一类具有微孔或介孔结构的材料,其具有较大的表面积和空隙,可用于吸附和储存氢气。
常见的多孔材料包括金属有机骨架材料(MOFs)、多孔有机聚合物(POPs)、金属氧化物和碳纳米管等。
近年来,研究人员通过调节多孔材料的结构和化学组成,成功地提高了其储氢性能。
4.硼氮化物:硼氮化物是一类由硼和氮组成的化合物,其具有非常高的储氢密度和热稳定性。
硼氮化物的挑战在于其吸附和释放氢气的动力学过程较慢。
近年来,研究人员通过合成纳米材料、引入催化剂和调节硼氮化物的结构等方法,成功提高了其储氢性能。
5.复合材料:复合材料是利用不同种类的材料组合而成的材料,其吸附和储存氢气的性能可以通过调节不同组分的比例和结构来改善。
常见的复合材料包括金属-有机骨架材料的混合物、碳材料的复合体等。
研究人员通过设计和合成新型的复合材料,成功提高了其储氢性能。
总结起来,储氢材料的研究进展主要包括金属氢化物、有机储氢材料、多孔材料、硼氮化物和复合材料等。
这些材料在储氢技术中具有重要的应用潜力,研究人员通过调节其结构、应用新型催化剂和合成方法等手段,不断提高其储氢性能,推动氢能技术的发展。
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文献综述
储氢材料的发展历史和研究进展
摘要作为一种清洁的新型能源,氢能对当今社会的重要性不言而喻,而氢能的有效利用成为了当前的研究重点,氢能应用的关键是氢的有效储存。
综述了目前所采用或正在研究的主要储氢材料,包括金属氢化物储氢、碳质储氢材料,分析了它们的优缺点,同时指出其相关发展趋势
关键词储氢材料,传统储氢材料,金属储氢材料,碳质储氢材料
1 引言
进入了新的世纪,随之而来的还有许许多多的问题,其中最重要的问题之一是新能源问题!当今世界上应用最广的还是石油等化石能源,但这些化石能源也在不断减少,而且这些能源的利用率低,污染严重!因为这些能源利用而产生的污染问题也在日益加重!如:温室效应!氢能就在这样的背景下应运而生!氢能的原料——氢气在地球上的储量很大,而且氢气的使用具有可循环性!这些显著的优点使得当今世界中对氢能利用的呼声越涨越高!氢气是一种清洁的燃料,氢气燃烧后可以产生水,而它也可以用水制得!而水是地球上随处可见的!氢气的燃烧不会产生任何的温室气体,可以大大缓解当前严重的“温室效应”现象!氢能的使用便成为了以后世界中最具发展性的能源之一!而氢能的使用的条件是储存和运输!有关储氢材料的研究便就此展开!研究一种性能好的储氢材料成为了一个亟待解决的问题![1]
2传统储氢方式
传统的储氢方式分为气态储氢和低温储氢两种方式,它们各有千秋,有都有各自的弊端,下面就详细介绍它们的优缺点。
2.1气态储氢方式
气态储氢方式的成本低,在常温下就可以进行,但需要加大压强,使气体压缩,且储存的气体能量较小,它还需要能承受住足够压力的容器,这边对能储存这种压力下的氢气的容器要求十分之高。
而且这种储氢方式的容器承压能力不够强的话,还会存在氢气易泄漏,易爆炸的危险。
这种储氢方式的发展在于研究一种能承受住足够压力的材料,且不容易裂开的材料!
2.2低温液态储氢
低温液态储氢方式是将氢气进行压缩并置于低温的环境下使其可以成为液态,并放入绝热性能高的容器中。
它的优点是:储存量大。
适用于空间小的领域中,如:航天领域中的火
箭的发动机,汽车的发动机等。
但它的弊端也同样明显,首先它的成本很高,然后,这种储氢方式要求要有绝热性能特别好的材料,但是现在的技术有限,具有绝热性能的容器不是那么完美,这也就造成了液氢的蒸发,损失相对来说就高了许多,安全措施操作也十分复杂,这就造成了这种储氢方式的成本大大加大!这种储氢方式的发展前景是研究一种绝热性能好,成本低廉的材料!使其能够在我们的日常生活中得到应用![2]
2.3总结
这两种储氢方式目前来说都具有非常大的局限性,都有自己的弊端,在日常生活中的应用不是十分的大。
因此研究一种高储量,氢能利用率高的储氢材料已经刻不容缓了!
3金属储氢材料
金属储氢材料,顾名思义就是可以储存氢气的金属材料。
但问题是金属如何去储存氢气呢?金属储氢材料就是金属在一定温度,一定压强下的氢气氛围中与氢气反应形成氢化物,这样便于储存氢气和运输氢气,而在使用氢气时,可以将金属中的氢化物以加热的形式使其进行逆反应,从而释放出氢气。
这也就要求氢气和金属的反应是容易可逆的反应,且反应条件温和!如今世界上主要研究的是:镁系储氢材料,稀土系储氢材料等。
[5]
3.1镁系储氢材料
镁在地球上的资源丰富,原料来源广阔,且镁合金的储氢量大,将它作为储氢材料不仅成本低,它的质量还小,便于运输!镁系储氢材料的价格低廉,原料来源广阔!但它的弊端也同样明显,它吸收和释放氢气的速度较慢,而且释放氢气的时候需要较高的温度,这就直接导致成本的上升。
而且众所周知,镁或者镁合金的表面容易形成一层致密的氧化膜,这也使其与氢气的反应变得十分缓慢。
[3]这几点缺点严重的阻碍了镁系储氢材料的发展。
现在镁系储氢材料在世界上的应用还是比较广泛的,如:燃料电池中的燃料氢,还有以氢能为动力的汽车德清的存储,镁系储氢材料的成本低廉,储氢量大,虽有弊端,但其发展前景广大!而今世界上正在研究如何改善镁系储氢材料的吸收和释放氢气的性能!许多人正研究发现一种催化剂来促进镁及其合金与氢气的反应,以期降低镁系储氢材料的成本。
3.2稀土系储氢材料
如今世界上的稀土系储氢材料还处于研究之中,但稀土系储氢材料人们发现的很早。
稀土系储氢材料在生活中的应用也很广!因为稀土系储氢材料具有活化较容易,吸氢快,平衡压力适中等优点[4],镍氢电池就是应用了稀土系储氢材料,它在我们日常生活中应用很广!但是稀土系储氢材料的缺点也同样很大,它的成本很高,价格很高,而且它吸收氢气后,重量会变得很重,它的循环寿命退化严重!这些弊端制约了这种材料的发展,但它的发展前景依旧广阔!人们将它与镁系储氢材料联系起来,以便同时克服日常储氢材料与氢气反应慢,氢化物分解温度高等缺点;另一方面,人们用稀土合金来代替纯稀土元素,以便降低储氢材料的价格,达到实际应用的目的。
3.3钛系储氢材料
目的。
钛系储氢材料最常用的是钛铁,正在研究开发和应用的有:钛锰、钛镍、钛铬、钛锆、铬锰系等合金。
它们都是脆性金属问化合物,使用寿命可达25000次循环以上,并保持性能基本不变,但反复循环吸、放氢后有粉化现象。
钛系储氢材料的优点是放氢温度低且价格适中,但缺点同样明显钛系储氢材料不易活化,易中毒,滞后现象比较严重。
而不能否认的钛系储氢材料具有广阔的发展前景。
相信钛系储氢材料的优点会不断的被放大并渐渐的克服那些缺点。
3.4锆系储氢材料
锆系储氢材料主要是锆系合金,它吸放氢量大,在碱性环境下可以电解形成致密膜,从而有效的阻止电极的进一步氧化且易于活化,热效应小,循环寿命长。
但它初期活化困难,没有明显的放电平台。
3.5金属储氢材料发展前景
氢能对人类的发展进程起着不可替代的作用,金属储氢材料对于人类的发展来说亦是非常重要的,因为它不仅是优良的储氢材料,还对如今电能,机械能等的转换和储存有着重要的作用!因此金属储氢材料具有广阔的应用前景!而对新型的金属储氢材料的要求也是非常严格的,它要求新型的金属储氢材料要密度小,可以吸收和释放的氢能的量高且效率高,而且循环寿命高!
4碳质储氢材料
在吸附储氢材料中,碳质储氢材料是较好的吸附性材料,因为它可以反复使用,具有可循环性。
碳质储氢材料包括超级活性炭、碳纳米管等[6]。
4.1超级活性炭
超级活性炭储氢始于20世纪70年代末,是在中低温(77~273K)、中高压(1~10MPa)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成本低、存储氢气的量高、释放快、循环使用寿命长和可以容易实现规模化生产等优点,是一种很有发展前景的储氢方式。
4.2碳纳米管
碳纳米管的微观结构, 如直径大小、孔径分布,单壁碳纳米管的成束情况, 多壁碳纳米管的碳层数和阵列等均能影响纳米碳管的储氢性能。
碳纳米管的结构是一层或多层同轴中空管状的,可以大量吸附氢气!在当今世界上最受瞩目的储氢材料就是碳纳米管储氢材料,它被认为是世界上很有发展前景的储氢材料,但人们对碳纳米管储氢的研究虽然已经取得了一些进展,但至今仍不能完全了解纳米孔中发生的特殊物理化学过程,也无法准确测得纳米管的密度,今后还应在储氢机理、复合掺杂改性和显微结构控制等方面进行深入研究。
目前, 碳纳米管储氢的研究重点是如何在工业上大规模制备碳纳米管、研究其储氢机制以及进行化学改性。
4.3碳质储氢材料的发展前景
碳质储氢是物理吸附储氢的主要手段,碳质储氢材料具有大好的发展前景,它的储氢性能十
分良好,但因为现在的技术有限不能解决它的弊端和不能大量的应用。
主要研究方向是如何在工业上大量制备具有优良性能的碳质材料,和改良碳质储氢材料的性能。
5有机液体氢化物储氢材料
在适当的催化剂的作用下, 某些有机液体在较低的压力和较高的温度下, 作为氢的载体, 达到储存和输送氢的目的。
烯烃、炔烃、芳烃等不饱和有机液体都可以作为储氢材料, 但从储氢过程的能耗、储氢量、储氢剂等方面考虑, 芳烃是最佳的储氢剂。
常用的有机液体氢化物储氢剂主要有苯、甲苯、甲基环己烷以及萘等。
有机液体氢化物储氢具有储氢量大( 环己烷和甲基环己烷的理论储氢质量分数分别为7.19%和6.16%) 、能量密度高、储运安全方便等优点, 因此被认为是未来储运氢能的有效方法之一。
瑞士在随车脱氢方面进行了广泛的研究, 并开发出了两代试验原型汽车MTH-1和MTH-2。
但这类材料的吸、放氢工艺复杂, 有机化合物循环利用率低, 放氢效率还需要进一步提高, 利用甲基环己烷作载体进行储氢是有机液态储氢材料的研究热点。
6结束语
氢气在我们日常生活中的应用越来越广阔了,氢能是新世纪的绿色能源,对当前的现代化可持续性发展起着不可替代的作用!而当前的储氢材料却大大制约了氢能的发展,因此研究一种性能优良的储氢材料已刻不容缓储氢材料在热能系统,航天推进剂、军事等领域的应用也较为广泛。
综合国内外的研究成果,未来储氢材料研究的重点将放在新型微孔化合物、材料的纳米晶体化、掺杂技术等方面。
参考文献
[1]邵栋,氢能源——二十一世纪的新能源,安徽,科普之窗,2010
[2]黄红霞,黄可龙,刘素琴,储氢技术及其关键材料研究进展,化工新型材料,2008
[3]房文斌,张文丛,于振兴,王尔德,中国有色金属学报,2002
[4]许炜,陶占良,陈军,储氢研究进展,化学进展第18卷,2006
[5]陶占良,彭博,梁静,程方益,陈军,高密度储氢材料研究进展,中国材料进展第28
卷,2009
李采临,陈云贵,吴朝玲,周晶晶,庞丽娟,金属-碳基储氢材料计算与实验研究,化学进展第21卷,2009。