氢能源的制取与储备
氢能源的制造与应用

氢能源的制造与应用氢能源是一种清洁、高效的能源形式,它在环保、节能和安全方面都有着突出的优势,对于解决当今能源短缺、环境污染等问题有重要意义。
本文将从氢能源的来源、制造和应用三个方面来探讨氢能源的相关问题。
一、氢能源的来源氢元素是宇宙中最丰富的元素之一,但在地球上极其稀有,主要以水的形式存在,因此,制造氢能源需要先获取到水。
水的主要来源有海水、地下水和工业污水等。
然而,不同水源中水的含氢量不同,海水中的含氢量较低,需要进行海水淡化或者使用高能量的电解方式制取氢气,成本较高;地下水和工业污水中较容易获取氢元素,比较经济适用。
二、氢能源的制造1. 通过电解法制造氢气电解水是一种主要生产氢气的方法。
通过电解器将水加热至100℃,加入相应电解剂后施加适当电压,电极场发生相应反应,水分解成氢和氧,由于氢较轻流向阳极,而氧则流向阴极处,最终实现分离氢气和氧气。
由于电解法能够实现对水中的氢和氧的分离,因此制氢效率较高,并且这种方法原材料来源稳定,能量密度高,虽然成本稍有点高,但随着技术的进步和成本的下降,逐渐成为制氢的主要方法之一。
日本一向认为,发展氢能源技术是其在国际社会中保持竞争力的重要手段,投入巨大资金和人力,在热电站和电力站中采用电解法制氢有了新进展,并通过实验室模拟、技术优化等途径推进产业化进程。
2. 热化学水分解法制造氢气热化学水分解法指将某种化学物质在热能作用下分解为氢和其他物质的反应。
这种方法主要有两种,一种是用一氧化碳和水反应的水气换接(Shift)反应,产生含氢的气体;另一种是利用微生物在高温、高压条件下分解有机物产生氢气。
这种方法虽然成本比电解法要低,但是它的问题在于对原材料要求较高,产生的污染物也比较多。
3. 太阳能热解制备太阳能热解制备法是利用太阳能的高热量和密度,将水分解成氢气和氧气,并收集氢气产生的方法,该方法存在的问题是能转换效率较低,太阳能依赖性较强,只适合大面积空旷地区的氢能生产,但也是未来可持续发展的研究方向。
新能源配储案例分享

新能源配储案例分享新能源配储是指利用新能源发电产生的多余电能储存起来,以便在需要时释放出来供电使用的一种技术。
下面将列举10个不同的新能源配储案例:1. 氢能源储能系统:利用电力电解水制取氢气,将氢气储存起来作为能量储备。
当需要时,将氢气与氧气反应产生水,同时释放出电能。
2. 储能电站:利用电池技术,将电能转化为化学能进行储存。
这种储能电站可以在电力需求高峰时段释放储存的电能,以平衡电网负荷。
3. 压缩空气储能系统:将电能利用于压缩空气,储存到储气罐中。
当需要时,释放压缩空气来驱动涡轮机发电。
4. 液流电池储能系统:利用液体电解质将电能储存起来。
在需要时,通过流体的流动来释放储存的电能。
5. 线性电机储能系统:利用线性电机将电能转化为动能,将动能储存在弹簧或飞轮中。
当需要时,释放动能以驱动发电机发电。
6. 热储能系统:利用电能将热能储存到储热材料中,当需要时,释放储存的热能进行发电或供热。
7. 电动汽车储能系统:将电能储存在电动汽车的电池中,当需要时,可以将电池中的电能释放出来供电使用。
8. 燃料电池储能系统:利用电能将氢气与氧气反应产生水和电能,将电能储存到燃料电池中。
当需要时,可以将储存的电能释放出来供电使用。
9. 太阳能电池板储能系统:将太阳能转化为电能,将电能储存到电池中。
当需要时,可以将电池中的电能释放出来供电使用。
10. 风能储能系统:将风能转化为电能,将电能储存到电池或其他储能装置中。
当需要时,可以将储存的电能释放出来供电使用。
这些新能源配储案例都是为了解决可再生能源不稳定性的问题,以提高新能源利用效率,减少对传统能源的依赖,推动能源转型和可持续发展。
这些配储技术的应用广泛,可以应用于电力系统、交通运输、建筑等领域,为清洁能源的普及和应用提供了有力支持。
随着技术的不断创新和发展,相信新能源配储将会在未来得到更广泛的应用。
氢能源的制备和应用技术

氢能源的制备和应用技术一、引言“氢是宇宙之中最常见的元素之一,它是一种清洁、高效的能源来源。
”随着人们对环保和可持续发展的意识日益增强,氢能源作为一种可再生的,零排放的能源,逐渐成为科技界研究和探索的热门领域。
本文将介绍氢能源的制备和应用技术,让我们一起了解氢能源的未来!二、氢能源制备技术氢气制备的主要方法为燃烧天然气或煤炭等化石燃料,但这种方法会产生CO₂等有害气体,不符合环保要求。
因此,目前常用的氢气制备技术有以下三种。
1.水电解法水电解法是将水分解成氢气和氧气,需要使用电流。
水电解法生产出来的氢气是零排放、纯净的,并且可以在任何时间、任何地点制备,适用性广泛。
2.燃料重整法燃料重整法是将燃料加热至高温下进行热分解,并反应与水蒸气,制备氢气。
该方法可以利用化石燃料或生物燃料制备氢气,但是仍会产生CO₂等有害气体,需要进一步净化和处理。
3.太阳能分解法太阳能分解法是利用太阳能将水分解成氢气和氧气,与水电解法类似,也是一种绿色的制氢技术。
但是该技术仍需要进一步优化,以提高效率和降低成本。
三、氢能源应用技术随着氢能源制备技术的发展和成熟,氢能源的应用也越来越广泛,下面我们将分别介绍氢能源在交通、能源储存和工业领域的应用技术。
1.交通领域氢能源在交通领域的应用主要有两种形式:氢燃料电池汽车和氢燃料电池车船。
氢燃料电池汽车由氢气和氧气反应生成电能,以驱动汽车。
氢燃料电池车船则可以用于海上运输和港口作业等领域。
氢燃料电池车辆的续航里程和加注设施等方面存在很多挑战,但是其可再生、零排放的特点使其成为未来可持续发展的重要方向。
2.能源储存能源储存是氢能源应用的重要领域之一,氢气可以用于制备氢气能储存系统(HESC)。
HESC是一种利用高压水的氢气储存设施,可用于储存大量的氢气,以满足能源储备和供电需求。
随着氢燃料电池汽车的普及和需求的增加,氢气储存技术也将得到进一步发展和完善。
3.工业领域氢气在工业领域的应用也十分广泛,主要包括化工、电力和金属冶炼等领域。
氢能源储能原理及技术研究报告

氢能源储能原理及技术研究报告
一、氢能源储能原理
氢能源储能是通过将电能转化为化学能,将氢气储存,再将氢气转化为电能的方式来实现的。
氢能源储能的原理是利用电解水将水分解为氢气和氧气,将产生的氢气储存于氢气储存器中。
当需要输出电能时,通过燃料电池将氢气与氧气发生反应,释放出电能和水。
二、氢能源储能技术
1. 氢气储存技术
氢气储存技术是氢能源储存的关键技术之一。
目前主要包括气态氢气储存、液态氢气储存和固态氢气储存三种方式。
其中,液态氢气储存密度高、存储效率高,但存在传热、蒸发等问题;固态氢气储存密度更高,存储效率更高,但制备难度大、安全性较低。
气态氢气储存相对较为成熟,常用高压气瓶储存。
2. 燃料电池技术
燃料电池是将氢气与氧气在电化学反应中释放出电能和水的设备。
燃料电池技术分为直接甲醇燃料电池、正极反应为氧气还原的PEM 燃料电池和固体氧化物燃料电池等不同类型。
目前,正极反应为氧气还原的 PEM 燃料电池被广泛应用于氢能源储
能领域。
3. 电解水技术
电解水是将水分解成氢气和氧气的技术。
目前主要分为碱性电解水和 PEM 电解水两种方式。
碱性电解水技术能够在工业规模上制备氢气,并具有较高的效率和稳定性;PEM 电解水技术相对于碱性电解水技术更加节能环保,适用于小型化的氢气制备。
4. 智能化控制技术
智能化控制技术是氢能源储能中的关键技术之一,用于实现氢气、电能的自动化生产和控制。
智能化控制技术包括物联网、云计算与大数据分析、机器学习等多个领域,将大大提高氢能源储能系统的安全性、稳定性和可靠性。
氢能源的制备和利用

氢能源的制备和利用氢能源是一种重要的新能源形式,它具有高能量密度、环保、可再生等特点,已经被认为是未来能源的一种重要发展方向。
如何制备和利用氢能源,成为当今社会的重要研究方向。
一、氢能源的制备1. 利用化石能源制备氢能源目前,通过重整天然气、煤和石油等化石燃料,可以制备氢能源。
这种制备方法虽然便捷快速,但是存在着严重的环境污染和资源浪费问题。
同时,这种制备方法的成本也较高,不利于氢能源的广泛应用。
2. 利用生物质制备氢能源生物质是一种可再生资源,可以通过发酵、厌氧消化等方法将其转化成氢气。
这种制备方法具有环保、可再生等优点,但是需要消耗大量的水和能源,且过程比较复杂,成本较高。
3. 利用水和太阳能制备氢能源利用水和太阳能制备氢能源是一种无污染、可再生的制备方法,被认为是最理想的制备方法。
这种方法利用太阳能将水分解成氧气和氢气,不会产生任何污染物。
但是,这种方法目前的效率较低,需要进一步研究和发展。
二、氢能源的利用1. 用于汽车氢能源可以被用于汽车的动力系统中,将氢气转化成电能来驱动电动车。
这种方式不仅可以实现零排放,还具有高效能、低噪音等优点,是未来汽车发展的重要方向之一。
2. 用于发电氢能源也可以被用于发电,通过将氢气与氧气反应,产生水和电能。
这种方法可以实现零排放,还可以利用原电能提高发电效率。
但是,这种方法需要大规模的氢气储存和运输,并且还需要进一步提高转换效率。
3. 用于航空氢能源还可以被用于航空领域,将氢气作为燃料燃烧产生热能驱动引擎。
这种方式可以实现零排放,同时还具有高能量密度、低噪音等优点,是未来航空领域发展的一个重要方向。
总之,氢能源的制备和利用,是一个复杂而庞大的系统,需要多方面的研究和发展。
希望随着技术的发展和创新,氢能源可以更加广泛地应用于各个领域,为人类的未来带来更多的希望和机遇。
氢能储能原理

氢能储能原理随着能源需求的不断增长和对环境保护的日益重视,寻找可再生能源的储存和利用方式成为当今科学研究的热点之一。
氢能储能作为一种潜力巨大的能源储存方式,备受关注。
本文将介绍氢能储能的原理及其在能源领域的应用。
氢能储能的原理基于氢气的化学性质。
氢气是一种无色、无味、无毒的气体,具有高能量密度和环境友好的特点。
它可以通过电解水制备得到,也可以通过化石燃料重整或生物质气化等方式获得。
在储能过程中,氢气被压缩或液化,以便在需要时进行释放和利用。
氢能储能的关键在于氢气的储存和释放。
目前主要有三种氢气储存方式:压缩氢气储存、液化氢气储存和固态氢气储存。
压缩氢气储存是将氢气压缩到高压容器中,以提高氢气的储存密度。
液化氢气储存则是将氢气冷却至低温,使其转化为液态,从而减小体积。
固态氢气储存是将氢气吸附在特定的材料中,以实现高密度的储存。
氢能储能的应用领域广泛。
在能源领域,氢能储能可以用于平衡能源供需之间的差异,提高能源利用效率。
例如,当可再生能源(如太阳能和风能)产生过剩电力时,可以利用电解水制备氢气进行储存,待能源需求高峰时再将氢气转化为电能。
此外,氢能储能还可以应用于交通运输领域。
氢燃料电池车辆利用氢气与氧气反应产生电能,从而驱动车辆运行,不产生有害气体排放,具有环保和高效的特点。
然而,氢能储能也面临一些挑战和限制。
首先,氢气的储存和运输成本较高,需要解决安全性和经济性问题。
其次,氢气的产生需要消耗能源,因此在可再生能源不足或不可利用时,氢能储能的可持续性受到限制。
此外,氢气的储存密度相对较低,需要进一步提高储存技术的效率。
氢能储能作为一种可再生能源的储存方式,具有巨大的潜力和广阔的应用前景。
通过不断的研究和技术创新,我们可以克服氢能储能面临的挑战,推动其在能源领域的广泛应用,为可持续发展做出贡献。
参考文献:1. U.S. Department of Energy. (2022). Hydrogen Storage. Retrieved from : [链接已删除]。
氢能源的制备与存储

《新能源材料》课程小论文题目氢能源的制备与存储专业金属材料工程07级姓名#####学号2007440375指导老师########评语2010年6月氢能源的制备与存储摘要伴随21世纪的到来,世界各国都面临着亟待解决的能源问题。
氢能是高效清洁环保型新能源,当前在世界范围内氢能源研究开发十分活跃,在我国发展氢能源具有重要的战略意义。
文章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The Produce and Storage of Hydrogen EnergyLuoXinzhong2007440375Abstract Along with the coming of the 21st century,every country of the world encountered with the problem of energy requirement.Hydrogen is a best kind of new green energy with high calorific value.Its development has very important denotation of strategy in our country.Essay summarizes the status of research hydrogen energy and write up two questions we facing during the produce and storage of hydrogen energy.At last show some views about developing of hydrogen energy.Keywords hydrogen energy hydrogen produced using living things hydrogen storage materials面对当前石油危机,世界各国都高度重视,都在千方百计地寻找对策,有的不断地加大石油天然气开发;有的大力发展太阳能和风能;有的不断加大对绿色再生资源的开发利用;有的不惜耗费巨资进行煤变油,以应对石油短缺和恐慌。
氢能制取和储存技术研究发展综述

氢能制取和储存技术研究发展综述
欧训民
【期刊名称】《能源研究与信息》
【年(卷),期】2009(025)001
【摘要】综述了氢能制取和储存技术研究的最新发展现状.生物质制氢、太阳能热化学循环制氢、太阳能半导体光催化制氢、核能制氢等技术具有资源丰富、使用可再生能源的优点,能克服传统电解水制氢能耗高和矿物原料有限的缺点,成为提高制氢效率、实现规模生产的研究重点.加压压缩储氢技术的研究进展主要体现在改进容器材料和研发吸氢物质方面;液化储氢技术研发重点是降低能耗和成本;金属氢化物储氢技术正努力突破储氢密度低的难题.氢能制取、储存技术正在走向实用阶段,重点技术方向是以水为原抖,实现大规模、经济、高效和安全地制氢储氢,推动氢能可持续和洁净的利用,促进能源安全.
【总页数】5页(P1-4,16)
【作者】欧训民
【作者单位】清华大学,中国车用能源研究中心,北京,100084
【正文语种】中文
【中图分类】X382.1
【相关文献】
1.氢的制取及储存技术探讨 [J], 刘庆宾
2.氢能知识系列讲座(3)如何把氢储存起来? [J], 毛宗强
3.氢能源的储存发展研究及液态储氢的容器技术 [J], 盛雪莲
4.燃料电池汽车用氢的制取及储存技术的现状与发展趋势 [J], 刘海利
5.ADC发泡剂副产十水碳酸钠制取磷酸氢二钠的技术研究 [J], 王烈;澹台姝娴因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
氢能源的制取与储备艾合买提(201072172)大连理工能源动力1006班摘要:在化石能源即将枯竭的今天,人类对能源的欲望却有增无减,再加上环境污染的加剧,新能源的产生以及推广已是迫在眉睫。
太阳能,地热能,风能,潮汐能,氢能等等,各有优劣。
氢能源以其可再生性和良好的环保效应成为未来最具发展潜力的能源载体,然而现阶段氢的制取比较昂贵,氢的储存更是是发展氢能技术的难点之一。
本文对氢的制取以及储存将进行一些讨论。
关键词:氢能制备储存氢能的利用方式主要有三种:①直接燃烧;②通过燃料电池转化为电能;③核聚变。
其中最安全高效的使用方式是通过燃料电池将氢能转化为电能。
目前,氢能的开发正在引发一场深刻的能源革命,并将可能成为2 1 世纪的主要能源。
美、欧、日等发达国家都从国家可持续发展和安全战略的高度, 制定了长期的氢能源发展战略。
美国的氢能发展路线图从时间上分为4 个阶段:①技术、政策和市场开发阶段;②向市场过渡阶段;③市场和基础设施扩张阶段;④走进氢经济时代。
从2 0 0 0 年至2 0 4 0 年, 每1 0 年实现一个阶段。
而欧盟划分为三个阶段,即短期,从2000 年到2010 年;中期,从2010 年到2020 年;中远期,从2020 年到2050年。
第一阶段将开发小于5 0 0 kW 的固定式高温燃料电池系统(MCFCPSOFC);开发小于3 0 0kW 的固定式低温燃料电池系统( P EM) 。
第二阶段是新的氢燃料家用车比例要达到5%,其他氢燃料交通工具比例达到2%。
所有车的平均二氧化碳排放量减少2 . 8 g /km,二氧化碳年排放量减少1 5 0 0 万t 。
第三阶段是新的氢燃料家用车比例要达到3 5 %,其他氢燃料交通工具比例达到3 2 %。
所有车的平均二氧化碳排放量减少4 4 . 8 g / km,二氧化碳年排放量减少2 . 4 亿t 。
一.氢能的制取科学家普遍认为, 最清洁的制氢方法是利用太阳能分解水。
通常化学实验室所使用的电解制氢方法虽不产生其它污染, 但所需要的催化剂铂非常昂贵, 无法用来大规模制氢。
要最终使太阳能成为一种人们普遍使用的能源, 就必须找到一种既廉价、又源于太阳能的燃料制取方法, 解决办法是寻找一种较廉价的催化剂来替代铂。
在《化学通讯》杂志上, 加州理工学院副教授皮特与其同事介绍了一种使用钻作为催化剂从水中制氢的方法。
皮特认为, 这是一个好的开端,他们的目标是寻找类似钻甚至用铁或镍等廉价催化剂来取代昂贵的铂催化剂。
加州理工学院的科学家希望, 最终在实验室建造一个由太阳能驱动的”梦幻机器” , 注人水后, 从一端出来氢气, 从另一端出来氧气。
然而, 要使这样一台机器成为现实, 还需要科学家们不懈的工作, 需要更多的创新及技术突破。
电解水制氢工业历史较长,目前常用的电解槽一般采用压滤式复极结构,或箱式单级结构,每对电解槽压在1 . 8 ~2 . 0V 之间,制取1m3H2 的能耗在4 . 0 ~4 . 5 kWh 。
箱式结构的优点是装置简单,易于维修,投资少,缺点是占地面积大,时空产率低;压滤式结构较为复杂,优点是紧凑、占地面积小、时空产率高,缺点是难维修、投资大。
随着科学技术的发展, 出现了固体聚合物电解质( S P E ) 电解槽。
S P E 槽材料易得,适合大批量生产,而且使用相同数量的阴阳极进行H 2 、O 2 的分离, 其效率比常规碱式电解槽要高,另外,S P E 槽液相流量是常规碱式电解槽的1 / 1 0 ,使用寿命约为3 0 0 天。
缺点是水电解的能耗仍然非常高。
目前,我国水电解工业仍停留在压滤式复极结构电解槽或单极箱式电解槽的水平上,与国外工业和研究的水平差距还很大。
产氢生物不仅有细菌或“工程菌”,而且某些藻类或其他微生物均有生产氢的能力。
美国加州大学等研究人员发现一种叫莱因哈德衣藻(Chlamydomonasreinhadtii)的绿藻(真核生物)具有持续大量产氢能力。
关键在于控制其生长环境,从生长营养液中去除硫素,在此情况下藻体停止了光合作用、不产氧;在无氧条件下藻体必须以其它途径产生腺茸三磷酸酯维所需要的能量,利用所贮存的能源以实现其最终产氢的目的。
一般说,这种天然藻产氢量很低,为此,一方面控制其生长所必需的或障碍生长的关键因素;另一方面,采用分子遗传技术改造藻的特性,以提高其产氢能力。
由此可见,充分利用各种生物开发军民两用的洁净生物能源是有潜力的。
微型绿藻是索取氢能的最廉价途径。
有专家认为,利用普通池塘绿藻的产氢能力或许是个最实际的选择---经济实用,分布广。
绿藻这种微型低等植物繁殖快,全世界到处都有它的分布,它在有水、阳光的条件下具有制造氢气的能力。
在人工控制下可迫使绿藻按要求生产氢气,有实验研究报告指出,一升绿藻培养液每小时可产氢3毫升,还需进一步提高产氢效率。
注意两点:(1)运用基因工程技术改进这种产氢系统,有可能使氢气产量增加10倍或更高些;(2)细胞固定化技术的应用,有可能提高微型绿藻持续产氢能力。
在德国、加拿大、日本等国家为实现“洁净氢能源”的开发计划,积极建立“产氢藻类农场”,为实现氢能源规模生产做出巨大努力。
加拿大已建成每天生产液态氢10吨的工厂;日本把产氢藻和光合细菌的高效产氢列为研究重点,将研制用于火箭发动机使用的冰糕状“脂膏氢”,以提高火箭发射推力。
美国期望到2030年把氢能源作为美国一种主要能源。
看来,微型绿藻和光合微生物生产氢能源将大有开发之势。
充分利用有机垃圾或有机废水为原料生产氢能源。
日本北里大学研究人员用生活垃圾制取氢气取得良好效果,产率颇高,可将氢气不仅直接作洁净能源使用,而且为燃料电池的开发提供优质原料,更为经济实用,具有潜在的开发优势。
研究人员选用一种厌氧性细菌即一种“梭菌”AM21B菌株,与加水研碎的剩菜、鱼骨等生活垃圾混合在一起,于37℃下发酵生产氢气,所得实验结果表明,每1公斤生活垃圾可获49升氢气;制氢后所余下的生活垃圾呈糊状,无臭味,可进一步实现资源化,使之成为农田有机肥料如堆肥。
据称,日本研究人员为制取氢气的生活垃圾可循环利用,还研制新型“发酵设备”更有利于提高生活垃圾制氢效力。
我国哈尔滨建筑大学研究人员已建立以厌气活性污泥为原料的有机废水经微生物发酵法生产氢的技术。
有几个特点:(1)发酵法未采用纯菌种;(2)未用细胞固定化技术可持续产氢;(3)制氢系统工艺运行稳定;(4)所获氢的纯度高;(5)制取氢的产率比国外同类小试验高几十倍。
目前已进入中试规模的连续产氢,其量可达每立方米产氢5.7立方米,纯度达到99%。
有望进入工业化生产,为氢能源的开发提供一条可行的生物途径。
[1]以上均是新型的制氢方法,在传统的制氢工业中,矿物燃料制氢是采用最多的方法,并已有成熟的技术及工业装置。
其方法主要有重油部分氧化重整制氢,天然气水蒸气重整制氢和煤气化制氢。
用蒸汽和天然气作原料的制氢化学反应为:CH4+ 2H2O → CO2+ 4H2。
用蒸汽和煤作原料来制取氢气的基本反应过程为:C + 2 H 2O →CO2+2H2。
虽然目前9 0% 以上的制氢都是以天然气和煤为原料。
但天然气和煤储量有限,且制氢过程会对环境造成污染,按照科学发展观的要求,显然在未来的制氢技术中该方法不是最佳的选择。
传统的甲烷裂解制造氢气过程都伴有大量的二氧化碳排放,但近年来,甲烷因热分解制氢能避免C O 2 的排放,而成为人们研究的热点。
甲烷分解1mo l 氢气需要3 7 . 8 k J 的能量,排放CO20 .0 5mo l。
该法主要优点在于制取高纯氢气的同时,制得更有经济价值、易于储存的固体碳,从而不向大气排放二氧化碳,减轻了温室效应。
由于基本不产生CO2,被认为是连接化石燃料和可再生能源之间的过渡工艺。
但生产成本不低,如果副产物碳能够具有广阔的市场前景,该法将会成为一种很有前途的制氢方法。
二.氢能的存储氢在常温常压下为气态,密度仅为空气的1/14,因此,在氢能技术中氢的储存是个关键环节。
目前氢气储存方法主要有4种:压缩储氢;液化储氢;金属氢化物储氢;碳质吸附储氢。
目前大量研究的是物理吸附的方法。
[2]本文介绍了这4 种氢储存技术的特点简要讨论了氢存储技术的经济性和对环境的影响并对氢储存技术的发展趋势做了展望。
加压压缩储氢是最常见的一种储氢技术,通常采用体积大、质量重的钢瓶作为容器,由于氢密度小,故其储氢效率很低,加压到15 MPa 时,质量储氢密度≤3%。
对于移动用途而言,加大氢压来提高携氢量将有可能导致氢分子从容器壁逸出或产生氢脆现象。
为解决上述问题,加压压缩储氢技术近年来的研究进展主要体现在改进容器材料和研究吸氢物质这两个方面。
对容器材料的改进,目标是使容器耐压更高,自身质量更轻,以及减少氢分子透过容器壁,避免产生氢脆现象等。
过去十多年来,在储氢容器研究方面已取得了重要进展,储氢压力及储氢效率不断得到提高,目前容器耐压与质量储氢密度分别可达70 MPa 和7~8%。
所采用的储氢容器通常以锻压铝合金为内胆,外面包覆浸有树脂的碳纤维。
这类容器具有自身质量轻、抗压强度高及不产生氢脆等优点。
美国通用汽车公司(GM)首先开发出用于燃料电池、耐压达70 MPa 的双层结构储氢罐。
其内层由无接缝内罐及碳复合材料组成,外层是可吸收冲击的坚固壳体,体积与以往耐压为35 MPa 的储氢罐相同,可储存3.1 kg 压缩氢。
美国加利福尼亚州Irvine 的Impco 技术公司也研制出耐压达69 MPa 的超轻型Trishield 储氢罐,质量储氢密度可达7.5%。
加拿大Dynetek公司也开发并商业化了耐压达70 MPa、铝合金内胆和树脂碳纤维增强外包层的高压储氢容器,广泛用于与氢能源有关的行业。
美国福特公司(Ford)也曾报道过类似的压缩储氢瓶,其成本比液氢储罐成本约低20%,但由于最大耐压为20 MPa,故储氢密度偏低。
液化储氢技术是将纯氢冷却到20 K,使之液化后装到“低温储罐”中储存。
为了避免或减少蒸发损失,储罐做成真空绝热的双层壁不锈钢容器,两层壁之间除保持真空外还放置薄铝箔以防止辐射。
该技术具有储氢密度高的优点,对于移动用途的燃料电池而言,具有十分诱人的应用前景。
然而,由于氢的液化十分困难,导致液化成本较高;其次是对容器绝热要求高,使得液氢低温储罐体积约为液氢的2 倍,因此目前只有少数汽车公司推出的燃料电池汽车样车上采用该储氢技术。
[3]可逆金属氢化物储氢的最大优势在于高体积储氢密度和高安全性,这是由于氢在金属氢化物中以原子形态储存的缘故。
但该技术还存在两个突出问题:①由于金属氢化物自身质量大而导致其质量储氢密度偏低;②金属氢化物储氢成本偏高。
目前金属氢化物储氢主要用于小型储氢场合,如二次电池、小型燃料电池等。