氢能源演讲PPT
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清
洁 能 ——————氢
源
开发氢能源的原因
• 石油危机 • 汽车尾气污染
Biblioteka Baidu
• 工业污染
• 温室效应
• 当今世界，能源短缺、环境污染日益严重和经济 持续发展等问题，越来越突出，洁净的新能源和 可再生能源的开发已是迫在眉睫
氢能的三大优势
• 氢能是一种理想的，极有前途的二级能源，它被 人们视为理想的“绿色能源”【二级能源是指需 要依靠其它能源（也就是一级能源）的能量间接 制取的能源，例如：电能，一氧化碳】
缺点：消耗大 量的电能，成 本高
用于燃料电池，化学能转化为电能 电解，电能转化为化学能
H2O
燃烧，释放热能
H2、O2
使用催化剂，利用太阳能分解水
理想方式
氢气的储存
1、常压储氢
2、高压储氢 3、液氢储氢 4、金属氢化物 5、吸附储氢
密度高、但能耗大、 且有自然挥发
储氢材料
• 一类能可逆地吸收和释放氢气的材料 • 最早发现的是金属钯 • 20世纪70年代以后，由于对氢能源的研究和开发 日趋重要，首先要解决氢气的安全贮存和运输问 题范围日益扩展至过渡金属的合金
金属氢化物储氢材料
• 稀土镧镍系储氢合金：
• 典型代表：LaNi5，荷兰Philips实验室首先研制 • 特点：活化容易，平衡压力适中且平坦，吸放氢平衡压差 小，抗杂质气体中毒性能好，适合室温操作
• 钛铁系：
• 典型代表：TiFe，美国Brookhaven国家实验室首先发明 • 特点：价格低，室温下可逆储放氢，易被氧化，活化困难， 抗杂质气体中毒能力差，实际使用时需对合金进行表面改 性处理
• 1）、燃烧放出的热量多：发热值为 142,351kJ/kg，是汽油发热值的3倍
• 2）、燃烧产物是水，不污染环境
• 3）、制备的原料是水，资源不受限制
氢能的产生方式和利用
化石燃料与 水蒸气反应 化石燃料 部分氧化
氢能 产生 氢气
用于燃料电池释放电能 氢能 的 利用
水
核能
生物质气化
光分解
水和氢的转换
• 2）、从化学反应角度研究储氢过程，考虑吸附过 程中分子的电子态改变和量子效应，并考察结构 因素对发生化学吸附的影响。化学吸附具有吸附 作用强，吸附热大，一般只能产生单层吸附，同 时吸附和解析的速度较慢等特点
储氢材料的展望
• 大多数储氢合金自重大，寿命也是个问题； 自重低的镁基合金很难常温储放氢，配位 氢化物的可逆储放氢等需进一步开发研究 • 碳材料吸附储氢受到重视，但基础研究不 够，能否实用化还是个问号 • 氢能之路-前途光明，道路曲折！
配位氢化物储氢
• 碱金属（Li,Na,K）或碱土金属（Mg,Ca） 与第三主族元素（B,Al）形成 • 储氢容量高 • 再氢化难（LiAlH4在TiCl3,TiCl4等催化下 180℃，8MPa氢压下获得5%的可逆储放氢 容量）
碳纳米管储氢材料
纳米管储氢吸附机制
• 1）、只发生物理吸附，氢分子和碳分子之间仅以 范德华力产生相互作用，物理吸附具有吸附作用 比较小，吸附热较低，可以产生多层吸附等特点
储氢合金
• 定义：一定的温度和压力条件下，一些金属能够大量“吸 收”氢气，反应生成金属氢化物，同时放出热量。其后， 将这些金属氢化物加热，它们又会分解，将储存在其中的 氢释放出来 • 储氢能力：单位体积储氢的密度，是相同温度、压力条件 下气态氢的1000倍。储氢合金都是固体，需要用氢时通 过加热或减压使储存于其中的氢释放出来，因此是一种极 其简便易行的理想储氢方法 • 目前研究发展中的储氢合金：主要有钛系储氢合金、锆系 储氢合金、铁系储氢合金及稀土系储氢合金
洁 能 ——————氢
源
开发氢能源的原因
• 石油危机 • 汽车尾气污染
Biblioteka Baidu
• 工业污染
• 温室效应
• 当今世界，能源短缺、环境污染日益严重和经济 持续发展等问题，越来越突出，洁净的新能源和 可再生能源的开发已是迫在眉睫
氢能的三大优势
• 氢能是一种理想的，极有前途的二级能源，它被 人们视为理想的“绿色能源”【二级能源是指需 要依靠其它能源（也就是一级能源）的能量间接 制取的能源，例如：电能，一氧化碳】
缺点：消耗大 量的电能，成 本高
用于燃料电池，化学能转化为电能 电解，电能转化为化学能
H2O
燃烧，释放热能
H2、O2
使用催化剂，利用太阳能分解水
理想方式
氢气的储存
1、常压储氢
2、高压储氢 3、液氢储氢 4、金属氢化物 5、吸附储氢
密度高、但能耗大、 且有自然挥发
储氢材料
• 一类能可逆地吸收和释放氢气的材料 • 最早发现的是金属钯 • 20世纪70年代以后，由于对氢能源的研究和开发 日趋重要，首先要解决氢气的安全贮存和运输问 题范围日益扩展至过渡金属的合金
金属氢化物储氢材料
• 稀土镧镍系储氢合金：
• 典型代表：LaNi5，荷兰Philips实验室首先研制 • 特点：活化容易，平衡压力适中且平坦，吸放氢平衡压差 小，抗杂质气体中毒性能好，适合室温操作
• 钛铁系：
• 典型代表：TiFe，美国Brookhaven国家实验室首先发明 • 特点：价格低，室温下可逆储放氢，易被氧化，活化困难， 抗杂质气体中毒能力差，实际使用时需对合金进行表面改 性处理
• 1）、燃烧放出的热量多：发热值为 142,351kJ/kg，是汽油发热值的3倍
• 2）、燃烧产物是水，不污染环境
• 3）、制备的原料是水，资源不受限制
氢能的产生方式和利用
化石燃料与 水蒸气反应 化石燃料 部分氧化
氢能 产生 氢气
用于燃料电池释放电能 氢能 的 利用
水
核能
生物质气化
光分解
水和氢的转换
• 2）、从化学反应角度研究储氢过程，考虑吸附过 程中分子的电子态改变和量子效应，并考察结构 因素对发生化学吸附的影响。化学吸附具有吸附 作用强，吸附热大，一般只能产生单层吸附，同 时吸附和解析的速度较慢等特点
储氢材料的展望
• 大多数储氢合金自重大，寿命也是个问题； 自重低的镁基合金很难常温储放氢，配位 氢化物的可逆储放氢等需进一步开发研究 • 碳材料吸附储氢受到重视，但基础研究不 够，能否实用化还是个问号 • 氢能之路-前途光明，道路曲折！
配位氢化物储氢
• 碱金属（Li,Na,K）或碱土金属（Mg,Ca） 与第三主族元素（B,Al）形成 • 储氢容量高 • 再氢化难（LiAlH4在TiCl3,TiCl4等催化下 180℃，8MPa氢压下获得5%的可逆储放氢 容量）
碳纳米管储氢材料
纳米管储氢吸附机制
• 1）、只发生物理吸附，氢分子和碳分子之间仅以 范德华力产生相互作用，物理吸附具有吸附作用 比较小，吸附热较低，可以产生多层吸附等特点
储氢合金
• 定义：一定的温度和压力条件下，一些金属能够大量“吸 收”氢气，反应生成金属氢化物，同时放出热量。其后， 将这些金属氢化物加热，它们又会分解，将储存在其中的 氢释放出来 • 储氢能力：单位体积储氢的密度，是相同温度、压力条件 下气态氢的1000倍。储氢合金都是固体，需要用氢时通 过加热或减压使储存于其中的氢释放出来，因此是一种极 其简便易行的理想储氢方法 • 目前研究发展中的储氢合金：主要有钛系储氢合金、锆系 储氢合金、铁系储氢合金及稀土系储氢合金