新型氢能材料的研究与发展状况文献综述
氢能源的发展现状与未来趋势探讨
氢能源的发展现状与未来趋势探讨氢能作为一种新型的清洁能源,正逐渐引起人们的关注。
目前,氢能源的发展现状已经逐渐从理论研究向实际应用转变,同时也展现出了较好的发展前景。
一、氢能源的发展现状1、氢能源产业链的逐步完善随着氢能源产业链的不断完善,氢能源产业慢慢展示出了比较成熟的发展趋势。
现如今,氢气的生产、贮存、运输、应用等核心技术已经越来越成熟。
首先是生产环节,目前氢气的生产主要包括电解水和天然气蒸汽重整两种方式。
其中,电解水生产氢气环保程度较高,也更符合当今社会的发展趋势。
其次是贮存环节,由于氢气具有极高的挥发性,因此需要特殊的贮存方式。
例如目前常用的贮存方式有储罐贮存、储存合金贮存等。
2、氢能源的应用范围逐步扩大氢气的应用范围主要包括氢能源车辆、氢能源燃料电池等领域。
在氢能源车辆领域,国内外车企纷纷投入到了新能源车的研发中。
在燃料电池领域,由于其具有较高的高效能源转化率和高可靠性,因此也逐渐被认为是具有广泛应用价值的能源形式。
目前,国内已经开始实施涉氢政策,先后出台了《关于支持燃料电池汽车产业发展的若干政策》《新能源汽车产业发展规划(2021-2023)》,这些政策也为氢能源的发展提供了充足的政策支持。
二、氢能源未来的发展趋势1、发展所面临的挑战目前氢能源发展所面临的主要挑战有两个,一是技术上的问题,二是成本问题。
特别是目前燃料电池的成本较高,还需要依靠一定程度的政策支持才能够实现商业化的运用。
另外,由于氢气的压缩和储存也需要一定的设备成本,因此制约了氢能源的推广。
但是,可以相信,随着技术的不断进步和应用范围的逐步扩大,这些问题也会逐步得到改善。
2、未来发展趋势总的来说,氢能源将成为未来能源领域的主要发展趋势之一。
首先是应用领域的不断扩大。
除了汽车和电力系统外,氢能源在航空航天、原子能科技、氢燃料电池供暖等领域的应用也有很大的潜力。
其次,随着技术不断进步,氢能源的成本也将不断降低。
目前,国内外各个汽车制造商纷纷研发了氢能源汽车,企业间的竞争也在逐渐加剧。
关于氢能的参考文献
关于氢能的参考文献氢能作为一种清洁能源备受关注,近年来在能源领域引起了广泛的研究和应用。
本文将通过引用几篇相关的参考文献,对氢能的研究现状和发展趋势进行探讨。
1. 文献一:《氢能源发展现状与前景》这篇文献对氢能源的发展现状和前景进行了综述。
文中指出,氢能源具有高能量密度、无污染排放和可再生等特点,可以成为替代传统能源的重要选择。
文献分析了氢能源的生产、储存、运输和利用等关键技术,并对氢能源在交通、储能和工业领域的应用进行了展望。
2. 文献二:《氢能燃料电池技术研究现状与发展趋势》这篇文献主要关注氢能燃料电池技术的研究现状和发展趋势。
文中介绍了不同类型的氢能燃料电池,包括聚合物电解质膜燃料电池(PEMFC)、固体氧化物燃料电池(SOFC)等,并对它们的优缺点进行了比较。
文献还探讨了氢能燃料电池在交通、家庭以及移动设备领域的应用前景。
3. 文献三:《氢能源的可持续发展研究进展》这篇文献对氢能源的可持续发展进行了研究,并探讨了其在能源转型中的作用和影响。
文中指出,氢能源的可持续发展需要解决生产、储存和运输等方面的技术难题。
文献还介绍了一些新兴的氢能源生产技术,如太阳能光电解和生物质转化等,并分析了这些技术在实际应用中的前景和挑战。
4. 文献四:《氢能源的经济性分析与评价》这篇文献从经济性的角度对氢能源进行了分析和评价。
文中指出,氢能源的成本主要包括生产成本、储存成本和运输成本等。
文献通过对不同氢能源生产技术的经济性进行比较,得出了相应的经济评价结果。
研究表明,随着技术的进步和规模效应的发挥,氢能源的经济性将逐渐提升。
5. 文献五:《氢能源与可持续发展的关系研究》这篇文献研究了氢能源与可持续发展之间的关系。
文中指出,氢能源作为一种可再生能源,可以有效减少温室气体排放和对化石能源的依赖。
文献从环境、经济和社会等方面分析了氢能源对可持续发展的影响,并提出了相应的政策建议。
通过引用以上几篇参考文献,我们可以了解到氢能作为一种清洁能源具有巨大的潜力和发展前景。
氢能源技术的研究现状与未来发展趋势
氢能源技术的研究现状与未来发展趋势一、引言氢能源作为一种清洁、高效、可再生的新能源,正逐步受到国际社会的重视和研究。
其应用范围广泛,涉及能源领域、化工、航空航天、冶金制造、汽车交通、环保等诸多领域。
本文将介绍氢能源技术的研究现状和未来发展趋势。
二、氢能源技术的研究现状1. 氢能源生产技术目前,氢能源的生产主要是通过燃煤、燃油、天然气等传统能源的蒸汽重整或部分氧化,产生CO和CO2。
同时,也可以通过水电解、光电解等方法来制备氢气。
燃煤、燃油和天然气重整法可以大规模商业化实现,但会产生大量的CO2,给环境带来严重影响,水电解法和光电解法得到了越来越广泛的重视。
2. 氢能源储存技术目前氢气的储存方式主要有液态储存、高压气体储存、固态储存和化学储存等。
其中液态储存和高压气体储存技术已经商业化生产,是目前应用最广泛的两种储氢方式。
然而,液态储存需要极低的温度(-253℃)才能保持氢气的液态,储能密度较小;而高压气体储存需要压力达到700-1000 bar,对整个氢能系统的安全性和稳定性提出了更高的要求。
固态储存是一种既安全可靠又能实现高效储氢的方式。
目前主要的研究方向有吸附剂储氢、金属氢化物储氢和碳材料储氢。
3. 氢能源利用技术氢气的利用方式主要有燃烧、燃料电池和化学合成等。
其中,燃料电池已经成为氢气利用的主流技术。
燃料电池可将氢气和氧气(或空气)直接转化为电能,并且产生的唯一废气是水,具有高效、环保、无噪音等特点。
目前,以汽车燃料电池为例,该技术已经商用化,其性能和安全性得到了越来越多的验证和推广。
三、氢能源技术的未来发展趋势1. 生产技术的进一步完善燃煤、燃油、天然气的重整法在生产氢气的过程中仍会产生大量的CO2,研究减少CO2排放是未来的重要课题。
同时,光电解和水电解等新型储存技术的应用将逐步扩大以适应氢燃料电池等新兴应用的崛起。
2. 储存技术的完善吸附剂储氢、金属氢化物储氢和碳材料储氢等新型氢储存技术将成为未来的重点研究方向。
新型氢能材料的研究与发展状况文献综述
新型氢能材料的研究与发展状况氢是一种危险,易燃易爆的气体,在使用中必须保证安全,因此,一种安全、高能量密度(包括体积能量密度和重量能量密度)、低成本、使用寿命长的氢储、输技术的应用需求已越来越迫切。
氢能材料是伴随着氢能利用在最近三十多年才发展起来的新型功能材料。
储氢合金在氢能系统中作为氢的存储与输送的载体是一种重要的候选材料。
氢与储氢材料的组合,将是21世纪新能源—氢能的开发与利用的最佳搭档。
本文对氢能源的储存材料,研究现状以及未来的发展进行一些研究。
关键词:氢能;储氢材料;储氢性能随着人类社会的飞速发展和人们环保意识的日益增强,传统能源已经成为社会经济发展和人们生活水平提高的重大障碍。
目前各国所采取的提高传统能源利用率、实现废物的循环利用等措施来减缓其消耗速度也仅仅是权宜之计,唯有开发出新型能源替代传统能源才能从根本上解决当前所面临的能源问题。
太阳能、核能、氢能等新型能源因而成为当前研究的热点。
其中,氢能由于可用作便携能源和车载能源;且与目前应用的汽油相比具有无污染、燃烧值高、自燃温度高等多重的优点,还可以利用现有的供油配套设施;因此成为目前化石燃料最具潜力的替代能源,而储氢材料正是装载氢能的关键。
一、氢能简介氢位于元素周期表之首,它的原子序数为1,在常温常压下为气态,在超低温高压下又可成为液态。
氢能作为一种清洁的二次能源,具有很多优越性能:(1)所有元素中,氢重量最轻。
在标准状态下,它的密度为0. 0899g/L;在-252.7℃时,可成为液体,若将压力增大到数百个大气压,液氢就可变为金属氢。
(2)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。
(3)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。
(4)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,为142. 351kJ/kg,是汽油发热值的3倍。
氢能源的研究与发展文献综述
氢能源的研究与发展文献综述专业:过程装备与控制工程1001 学号:201002060109 姓名:孔令冲【摘要】当前能源短缺及环境污染等问题成为制约世界经济发展的瓶颈氢能被视为世纪最具发展潜力的能源其可再生性及良好的环保效应,使各国对氢能的研究日益活跃起来。
本文首先介绍氢能源的制备,氢能源的储存和运输,然后介绍氢能的商业价值及应用,最后对氢能源做前景展望。
【关键词】氢能能源制备储存运输引言氢是宇宙中质量最小,分布最广的气体,如果用做能源,它将成为我们“永远的燃料”。
而且氢分子中没有碳原子,所以燃烧时没有二氧化碳排出。
氢能源不像石油能源有地理差异———这是导致世界近现代局部战争的罪魁祸首,氢能源是贫民能源,地球上随处都可以找到氢。
1.氢气的制备我国制氢装置从小到大产能由百吨级发展到千吨级万吨级十万吨级,特别是最近10年间的跨越式发展,目前我国氢气年产量已超过1000万t。
1.1煤制氢我国的能源结构为贫油少气富煤,煤炭占能源总量的70% 以上,年产量达到30亿t。
煤制氢气主要工序为煤炭在煤气发生炉制得水煤气,经脱硫、水膜除尘、电除尘、压缩后,再经变换,变换气脱硫后制得变脱气,最后经PSA 制氢得到产品氢气。
1.2天然气制氢天然气制氢工艺是在高温下与水蒸汽反应,或用部分氧化法制得水煤气,再经变换,PSA 制氢制得产品氢气。
1.3焦炉煤气制氢随着钢铁工业的发展我国焦炭产能已突破4亿t/a,2009年共生产焦炭3.45亿 t, 吨焦炭副产焦炉煤气 400m3,而焦炉煤气含有 50%--60%的氢气 ,是非常好的制氢原料气。
焦炉煤气制氢工艺是先将焦炉煤气进行脱萘及脱硫,除去焦油、苯、萘及硫化物后进行压缩,再送入预处理装置进一步净化后,进入PSA工序 ,制得产品氢气。
我国工业氢气的来源还有甲醇制氢、氨分解制氢、水电解制氢。
炼厂重整装置副产氢、乙烯厂、氯碱厂副产氢、各行业富含氢尾气回收等。
我国的制氢工艺主要以煤和天然气制氢为主,位于内蒙古自治区鄂尔多斯的氢气生产企业采用煤制氢,年产量达到18万t,是世界最大制氢工厂。
氢能源技术的研究现状与未来发展趋势
氢能源技术的研究现状与未来发展趋势1.引言氢能源技术是一种新兴的清洁能源技术,其相关研究在过去几十年内有了长足的发展。
氢能源技术的研究现状和未来发展趋势备受关注。
本文将对氢能源技术的研究现状和未来发展趋势进行综述。
2.氢能源的基本概念和原理氢能源是由氢为能源源头的能源,主要分为两类:基于燃烧的氢能源和基于燃料电池的氢能源。
燃烧氢能源是指将氢气燃烧产生能量,类似于传统的燃油能源。
燃料电池氢能源是指利用半导体电化学过程将氢气和氧气反应产生电能。
氢是一种非常丰富的元素,其化学性质非常稳定,可以在各种条件下存储和运输。
氢气的燃烧反应产生的唯一排放物是水,不会对环境造成任何危害,因此被誉为“最纯净的能源”。
3.氢能源技术的研究现状3.1 氢能源的制备制备氢气的方法主要包括化石能源热解法、生物质热解法、水电解法和光生产氢法等。
化石能源热解法主要是指利用煤、天然气等化石能源和甲烷等低分子烃类材料作为原料,通过热解的方式得到氢气,这种方法污染较大,并且石油资源日益枯竭,因此得不到人们的广泛应用和认可。
生物质热解法是指利用植物的木质纤维、秸秆、木材等生物质作为原料,通过热解后获得氢气,这种方法可以有效利用废弃物料,但目前技术上尚存在一定的瓶颈。
水电解法是制备氢气的重要方法之一,其原理是利用电能将水分解成氢和氧,不需要再使用化石燃料,产生了极为显著的环保优势,但是其所需的电力较大且制氢效率较低。
光生产氢法是利用太阳能直接驱动电解水来产生氢气,是一种相对比较占优势的方法,但现实应用还存在技术上的瓶颈。
3.2 氢能源的储存和运输氢气的储存和运输是氢能源技术中的重要环节。
目前,储氢主要方式有压缩氢气、化学储氢、液化氢气和吸附氢气等方式。
其中,液化氢气和压缩氢气是两种主要的储氢方式。
液化氢气储存方式适用于需要长期储存的场景,在压力低于1/4大气压和-253℃以下的条件下,氢气可以液化储存。
然而,液化氢气储存系统需要非常高的保温性能,以减少能量的损失,因此成本较高。
氢能技术的研发现状及未来发展趋势
氢能技术的研发现状及未来发展趋势随着人们对环保的关注度不断增加,氢能技术逐渐成为一个备受关注的领域。
作为一种能够减少二氧化碳排放的清洁能源,氢能技术在未来的发展中将具有无限的潜力。
本文将对氢能技术的研发现状及未来发展趋势进行探讨。
一、氢能技术的研发现状氢气最初被发现是在1766年,但是近年来,氢能技术才开始引起人们的广泛关注。
在氢能技术研发领域中,主要分为三个部分:氢的制造、储存、以及使用。
目前,氢气的制造主要分为热化学法和电解法两种方法。
其中,电解水制氢技术是近年来发展得最快的一种方法,使用这种方法制造氢气的成本也在不断降低。
另外,热化学法制造氢气的技术也在不断优化升级,在效率和成本方面也有一定的提高。
氢气的储存也是氢能技术研发中的重要部分。
目前,主要有液态储氢、压缩储氢和固态储氢三种方法。
液态储氢不仅成本高而且占用空间较大。
压缩储氢的成本相对较低,但是氢气的压力较高,需要较为复杂的储存设备。
相对而言,固态储氢具有储存密度大、成本低、安全可靠等优点。
因此,未来可能成为氢能技术储氢主流形式。
目前,氢能技术的应用还停留在实验室的研究阶段,但是已经涵盖了很多领域。
比如,氢能车、氢能飞机、氢能火箭、氢能汽车等等。
不过,在氢能技术使用中,由于氢气的易燃、爆炸等风险,所以安全性一直是氢能技术应用的一个主要难题。
二、氢能技术的未来发展趋势未来氢能技术的发展是具有广阔的前景和潜力的。
随着氢能技术的逐渐成熟,其市场应用前景将非常广阔。
那么,未来氢能技术可能在哪些领域得到广泛应用?以下是本文对此的分析:1、汽车领域:汽车是氢能技术最早得到广泛应用的领域之一。
因为氢气是一种绿色环保能源,不会向大气中排放有害物质。
当前,欧盟、美国、日本等多个国家都有汽车生产商推出了氢能车,汽车的生产和推广将有助于降低交通领域的碳排放。
2、电力领域:在电力领域,氢能技术也有很好的应用前景。
电厂可以利用氢气来代替煤炭等传统化石燃料,从而实现节能减排的目的。
氢能技术的研究进展与展望
氢能技术的研究进展与展望氢能技术是一种新型的绿色能源,其具有高能量密度、零排放、二次利用等特点,被广泛视为未来替代传统石化能源的最佳选择。
随着全球环保意识的逐步增强,氢能技术正逐渐成为能源领域的重要发展方向之一。
在过去的几年里,氢能技术的研究进展取得了显著的突破,本文将就其研究现状以及未来的发展展开讨论。
一、氢能技术研究现状1、氢能技术的应用领域氢能技术的应用领域十分广泛,包括交通运输、工业生产、家庭热水等多个方面。
其中,交通运输是氢能技术应用最为广泛的领域之一。
随着现代化城市的不断发展,人们对交通安全、环保以及经济效益等要求越来越高。
氢燃料电池车辆就是为满足这一需求而应运而生的一种新型交通工具,在其创新的燃料电池和动力电池系统的支持下,氢能源得到了高效的利用,并为各行业的可持续发展奠定了基础。
2、氢能技术的研究成果随着氢能技术的不断研究,各种新型氢能设备和技术不断涌现,相关产品也在市场上得到了广泛应用。
其中,氢燃料电池车辆是氢能技术的代表作之一,其利用氢在燃料电池中发生氧化还原反应,产生电能,驱动电动机工作,实现汽车的动力输出。
目前,我国已经推出了多种氢燃料车型,包括吉利李斯特、北汽新能源EU260、上汽荣威950等,其续航里程也得到了大幅提升。
此外,氢能技术在储能、供热、发电等领域也有广泛的应用。
3、氢能技术的发展问题尽管氢能技术取得了巨大的研究进展,但其在实际应用中仍存在一些问题。
首先,氢能源的生产成本较高,目前还没有出现大规模的商业生产模式,导致氢能技术在市场上存在一定的局限性。
其次,氢气易燃易爆,需要在运输、储存和使用过程中采取一系列措施来确保安全性。
同时,氢能技术的相关标准和规范还需要进一步制定和完善,以确保氢能设备的质量和安全性。
二、氢能技术的未来发展1、氢能技术市场前景氢能技术在未来的发展前景非常广阔,其可应用范围涉及能源、交通、化工、冶金等多个方面。
据预测,氢能技术未来几年的市场规模将会不断扩大。
氢能源技术的研究现状和未来展望
氢能源技术的研究现状和未来展望随着全球对环境保护的重视,氢能源技术逐渐被人们所关注。
氢能源技术是能源领域的一种研究热点,其具有高效、环保、可再生等特点。
目前,氢能源技术已经在各个领域得到广泛应用,而且还具有巨大的优势和潜力。
本文将就氢能源技术的研究现状和未来展望进行探讨。
一、氢能源技术的发展概况氢能源技术是指将氢气作为燃料,通过燃烧或氧化还原反应,将储存的化学能转化为电能、机械能或热能的一种利用技术。
氢气的储存、运输和利用一直是研究的难点,但在近年来,相关技术已经逐渐成熟。
氢气不仅是一种高效的能源,而且具有环保的特点。
燃烧氢气只会产生水和少量氧气,不会产生任何有害气体,对环境没有任何影响。
因此,众多国家将氢能源技术作为未来的发展方向,加大对氢能源技术的投资和研究。
目前,世界上已经有多个国家开始在氢气领域进行技术攻关和研究。
二、氢能源技术的应用现状1. 汽车领域汽车是氢能源技术的重要应用领域。
氢燃料电池车是一种利用氢气作为燃料的新型汽车。
它以氢气为能源,通过氢燃料电池产生电能,从而驱动汽车。
目前,世界上多个国家已经开始在氢燃料电池车领域进行技术研究和推广,而且已经有多款氢燃料电池车进入市场销售。
2. 能源领域能源领域也是氢能源技术的主要应用领域。
氢能源技术可以实现电力、热力、燃料等多种能源的转化和利用。
利用氢气产生电能的方法一般有燃烧法、燃料电池法、热化学合成法等。
其中,燃料电池是最为成熟的一种方法,其使用寿命长、效率高、环保等特点,被广泛应用于能源领域。
3. 工业领域氢能源技术还可以应用于工业领域。
在工业生产过程中,常常需要进行高温高压的反应,利用氢气可以实现高温高压的条件。
此外,氢气还可以用于钢铁生产、液化石油气的制造等多种工业生产过程。
三、氢能源技术的研究现状在氢能源技术领域,国内外已经有多个机构和企业开始研究。
目前,氢能源技术的研究主要集中在以下几个方面:1. 燃料电池技术燃料电池是利用氢气产生电能的一种方法,是氢能源技术研究的重点。
氢能源的发展前景与分析论文
氢能源的发展前景与分析论文氢能源作为一种清洁、高效、可再生的能源形式,在近年来备受瞩目。
它被视为解决能源和环境问题的重要途径之一,具有巨大的发展潜力和广阔的市场前景。
本文将就氢能源的现状、发展前景以及相关分析进行探讨。
1. 氢能源的现状目前,氢能源领域的发展已经取得了长足的进步。
在氢能源生产方面,电解水法和化石燃料重整法是两种主要方法。
电解水法通过电解水分解产生氢气,并且不会产生一氧化碳等污染物,因此被广泛应用于工业生产和能源存储方面。
化石燃料重整法则是利用化石燃料产生的氢气,虽然在生产过程中会产生一定的二氧化碳,但仍然被广泛使用。
在氢能源应用方面,交通运输是其中一个重要领域。
氢燃料电池汽车作为氢能源的重要应用之一,其具有零排放、续航里程长等优势,受到了一些国家的政策支持和市场认可。
除了交通运输,氢能源还可以应用于工业生产、供暖以及发电等多个领域。
尽管氢能源在技术成熟度和市场推广方面尚存在一些挑战,但整体来说,氢能源的现状是积极向好的,已经得到了广泛的认可和应用。
2. 氢能源的发展前景氢能源的发展前景被认为是非常广阔的。
首先,氢能源是一种可以取之不尽、用之不竭的能源形式。
由于氢气在地球上存在丰富,可以通过水电解或化石燃料重整等方法进行生产,因此其资源可持续性较高。
这也意味着氢能源可以降低对有限的化石能源的依赖,从而减少能源供应的不确定性。
其次,氢能源在环境保护方面具有重要意义。
与传统的化石燃料相比,氢能源的使用过程不会产生二氧化碳等温室气体,几乎没有污染物的排放。
这对于应对全球气候变化和改善空气质量具有重要意义。
因此,氢能源得到了许多国家和地区的政策支持和资金投入。
再者,氢能源的应用领域非常广泛。
除了交通运输领域,氢能源还可以应用于工业生产、供暖、发电等多个领域。
这种多元化的应用使得氢能源具备了更大的市场潜力和商业机会。
另外,氢能源的发展还将带动相关产业链的发展。
例如,氢燃料电池汽车的生产需要相关的零部件和燃料供应链,这将促进新能源汽车制造业的发展。
中国氢能源发展现状与趋势论文怎么写
中国氢能源发展现状与趋势论文怎么写引言近年来,氢能源作为一种可再生、清洁、高效的能源形式,受到了全球范围内的广泛关注。
作为一个新兴的能源领域,中国在氢能源的研究和应用方面取得了显著的进展。
本文将探讨中国目前的氢能源发展现状,并对未来的发展趋势进行展望。
中国氢能源发展现状1. 政策支持与规划中国政府高度重视氢能源的发展,并制定了一系列的政策支持措施。
2019年,中国能源研究会发布了《中国氢能产业发展白皮书》,明确了中国氢能源发展的目标和路径。
政府的政策支持和规划为氢能源的研究和应用提供了坚实的基础。
2. 技术研发与创新中国在氢能源技术研发和创新方面取得了重要进展。
目前,中国在氢燃料电池、氢生产与储存、氢气供气系统等关键技术领域具有一定的竞争优势。
中国的科研机构和企业积极开展科研合作,加速了氢能源技术的商业化进程。
3. 应用推广与实践中国在氢能源的应用推广方面也取得了积极的成果。
目前,中国已经建成了一批氢能源示范项目,涵盖了交通运输、能源供应、工业生产等领域。
特别是在公共交通领域,氢燃料电池汽车已开始大规模商业化运营,为推动氢能源的应用实践积累了宝贵经验。
4. 国际合作与交流中国积极参与国际氢能源合作与交流,与日本、德国、韩国等国家加强了合作与交流。
通过国际合作,中国不仅可以借鉴其他国家的经验和技术,更可以促进中国氢能源的国际化发展。
中国氢能源发展的趋势1. 技术突破与创新未来,中国将继续加大对氢能源技术研发和创新的投入。
预计在氢燃料电池、氢储存与运输等关键领域将实现重大突破,提高技术水平和市场竞争力。
2. 产业链完善与扩展随着氢能源的不断发展,中国的氢能产业链也将逐渐完善和扩展。
从氢气供应链到氢能源终端应用,将形成一个完整的产业链,推动氢能源产业的快速发展。
3. 氢能源应用扩大与普及未来,随着氢能源技术的成熟和成本的降低,氢能源应用将扩大和普及。
除公共交通领域外,氢燃料电池汽车将进一步普及,氢能源将在交通、工业、能源等领域得到广泛应用。
氢能技术的研究现状和未来发展趋势
氢能技术的研究现状和未来发展趋势随着全球环保意识的提高和能源需求的增加,氢能技术逐渐成为了一个备受关注的领域。
这项技术具有独特的优势,可以作为清洁能源的代表,为未来的能源革命打下坚实的基础。
本文将对氢能技术的研究现状和未来发展趋势进行探讨。
第一部分研究现状氢能技术的研究始于上世纪七十年代。
在过去的几十年里,氢能技术已经得到了广泛的研究和应用。
尽管如此,这项技术在技术上依然面临着许多挑战。
现在我们来看看氢能技术的研究现状。
1. 燃料电池技术燃料电池是目前研究和应用最广泛的氢能技术之一。
燃料电池的作用是将氢气和氧气在催化剂的作用下反应生成电能。
燃料电池技术的优势在于其高效、清洁、安全以及适用于各种规模的能源系统。
虽然燃料电池应用的潜力巨大,但是其瓶颈在于制造成本,尤其是催化剂的成本过高,需要更多的研究和发展。
2. 氢储存技术氢储存技术是指将氢气存储在特定的材料或器件中,以便在需要时取出。
为了在储存过程中实现高密度和高效率,这项技术需要解决氢气的压缩、吸附和化学反应等方面的技术难题。
目前,氢储存技术已经发展出了多种材料和方法,但仍需要继续研究和发展。
3. 氢产生技术氢产生技术是指将天然气、煤等化石燃料经过蒸汽重组反应或者电解水制备成氢气的技术。
氢气在这种情况下是从化石燃料中分离出来的,因此不是真正的清洁能源。
为了实现真正的清洁能源,氢气应从使用可再生能源制备,如太阳能和风能等。
第二部分未来发展趋势氢能技术的未来发展趋势已经引起了广泛的关注。
从目前的研究和应用情况来看,氢能技术的发展主要包括以下几个方面。
1. 降低制造成本由于制造成本限制了氢能技术的应用范围,因此降低制造成本是未来研究和发展的重点。
这将需要更多的基础研究和技术创新,以减少燃料电池和储能设备的生产成本。
2. 提高能源转换效率目前燃料电池的效率尚不理想,因此提高能源转换效率也成为未来研究的重点。
提高催化剂的使用效率以及降低燃料堆内的电子和质子损失等技术是提高效率的重要手段。
氢能源技术的开发和应用现状综述
氢能源技术的开发和应用现状综述近年来,氢能源技术广受关注,被认为是解决能源及环境问题的潜力巨大的能源形式之一。
本文将综述氢能源技术的开发和应用现状,包括氢能源的来源、制备、存储、运输和应用等方面。
首先,氢气作为一种绿色、清洁的能源,其来源可以多样化。
目前,主要的氢气生产途径包括燃烧化石燃料、电解水、生物质转化等。
燃烧化石燃料产生的氢气虽然在环境方面并不理想,但其生产成本相对较低,因此在实际应用中仍具备一定的优势。
电解水是一种环境友好的生产氢气的方法,通过电流将水分解成氧气和氢气。
生物质转化则是利用生物质资源经过一系列的转化过程制备氢气,为可再生能源提供了一种发展方式。
其次,氢气的制备过程存在一定的挑战,包括高能耗、低效率和副产品产生等问题。
电解水制氢虽然能够实现可持续的氢气生产,但其能耗相对较高,需要大量的电能输入。
此外,目前电解水制氢的效率仍然相对较低,需要进一步提高。
传统的燃烧化石燃料制氢则会产生二氧化碳等有害气体,对环境造成负面影响。
因此,研究和发展高效、低能耗的氢气制备方法至关重要,以实现可持续能源的生产。
在氢气的存储方面,目前还没有找到一种富于实用性的方法。
氢气具有极高的能量密度,但其气体状态下的储存密度较低。
目前常用的储存方式包括压缩储氢、液态储氢和固态储氢。
压缩储氢需要高压容器,造成能量损失和安全隐患;液态储氢需要极低的温度,并且存在蒸发和泄漏的问题;固态储氢存在吸附/解吸氢气的速率和容量问题。
因此,未来需要进一步研究和开发高效、安全的氢气存储技术。
氢气的运输也是一个重要的环节。
由于氢气的低密度和易燃性,其运输过程需要特殊的设备和措施以确保安全。
目前,常用的氢气运输方法包括压缩氢气管道运输和液氢运输。
压缩氢气管道运输需要高压管道和防爆装置,而液氢运输需要极低的温度和特殊的容器。
随着氢能源技术的发展,更加安全和高效的氢气运输方式也需要进一步研究和改进。
在氢能源的应用领域,目前已有一些成功的案例。
氢能源技术的研究与应用现状
氢能源技术的研究与应用现状氢能源技术是未来能源领域的一个新兴方向,其具有零排放、高能量密度、可再生等优势,因此备受各国政府、科学家和企业家们的关注和支持。
本文旨在介绍氢能源技术的研究现状和应用现状,并探讨氢能源技术的前景以及发展方向。
一、氢能源技术的研究现状1.氢的制备技术氢气是一种理想的清洁能源,其主要来源包括天然气、煤炭和生物质等。
目前,常用的氢气制备技术包括蒸汽重整、煤气化、水电解等。
其中,蒸汽重整是最常用的技术,但其能耗较高,且存在二氧化碳的排放问题,因此单一的氢制备技术并不能满足氢能源的需求。
2.氢的储存技术氢气的储存是氢能源技术研究的一个重要方向。
目前常用的氢气储存技术包括压缩储氢、吸附储氢、液化储氢等。
其中,压缩储氢的技术比较成熟,但存在安全性问题,因此需要对压缩容器的材料和结构进行改进。
3.氢的应用技术氢气的应用技术与传统能源相比,仍处于起步阶段。
目前主要的应用包括燃料电池车、燃料电池发电、航空航天等。
燃料电池车和燃料电池发电是氢能源的主要应用方向,但燃料电池的技术和成本问题仍需解决。
二、氢能源技术的应用现状1.燃料电池车燃料电池车是氢能源技术的主要应用方向之一。
该车辆采用燃料电池作为能源,将氢气和氧气化学反应产生电能,驱动车辆行驶。
目前,全球范围内已有多家汽车制造商投入燃料电池车的设计和生产,如丰田、日产、本田、现代等。
但由于其成本过高,无法普及。
2.燃料电池发电燃料电池还可以作为分布式能源系统的一种形式,用于家庭或企业的发电。
这种发电方式利用氢气直接通过燃料电池产生电能,不仅能够满足自身用电需求,还可将剩余的电能卖给国家电网。
目前,我国和日本已经在这方面进行了一些试点项目。
但由于其成本过高,需要更多的技术研究和市场推广。
三、氢能源技术的前景氢能源技术具有很大的发展前景,但需要克服的问题仍有很多。
首先,氢气的制备和储存技术需要进一步发展完善,以满足不同领域的应用需求。
其次,氢能源的成本问题是影响其应用和市场推广的关键因素之一。
氢能源技术的研究与进展
氢能源技术的研究与进展随着能源危机的日益加剧,能源的问题已经成为了全球关注的焦点。
目前,传统化石能源已经面临着枯竭的局面,而新能源技术正逐渐得到广泛的重视。
其中,氢能技术便是备受追捧的一项新兴技术。
本文将详细探讨氢能技术的研究与进展。
一、氢能技术的优势氢能技术是一种清洁、高效、可再生的能源,具有以下优势:1.零污染:氢燃烧不产生二氧化碳、硫化物等污染物,所以可以减轻环境污染。
2.高效:氢的能量密度非常高,可与化石燃料媲美,而且燃烧时不产生烟尘,热效率较高,能够让能源利用效率提高。
3.可再生:氢是一种可再生的能源,它可以通过水和其他可再生能源产生,不存在短缺和枯竭的问题。
4.多功能:氢的用途十分广泛,可以燃烧发电,也可以用于燃料电池,驱动汽车和机器等。
因此,氢能技术在未来的能源体系中扮演着不可或缺的重要角色。
虽然目前氢能技术还面临着一些挑战和难题,但是全球各国都在积极推动氢能技术的研究和应用。
二、氢能技术的主要应用领域1.汽车领域目前,氢燃料电池汽车已经成为氢能技术应用的一个重要领域。
和传统汽车相比,氢燃料电池汽车具有零排放、静音、高效等优点,被誉为“未来汽车”。
目前,全球有多个国家已经开始推广氢燃料电池汽车,其中日本、韩国、美国、中国等国家已经建立了一定规模的氢燃料电池汽车供应体系。
2.发电领域氢燃料发电机是当前应用最广泛的一种氢能技术,在一些偏远或受限地区,如野外探险、人口稀少的地区、灾难区等,氢燃料发电机可以提供独立的、可靠的电力供应。
此外,氢燃料发电机还可以作为备用电源在一些较大型的企业或组织中使用。
3.储能领域氢能储能技术是氢能技术另一个应用领域。
氢能储能技术的优势在于能量密度高、储存稳定、生命周期长、占地面积小等。
在可再生能源和智能电网的背景下,氢能够实现对能量的储存和调节,促进电力系统的可持续发展。
三、氢能技术的发展现状1.氢能资源开发氢能资源开发是氢能技术发展的关键。
目前,氢能资源主要来源于水、化石燃料、生物质等。
氢能材料的研究和应用前景探讨
氢能材料的研究和应用前景探讨氢能材料是指以氢及其化合物为媒介,用于储氢和利用氢能的材料。
随着全球能源需求的不断增长和气候变化的日益严重,氢能作为一种清洁能源得到了越来越多的关注和研究。
本文将从材料的研究和应用两个方面探讨氢能材料的前景。
一、氢能材料的研究1.储氢材料目前主要的氢气储存方式是压缩氢气和液化氢气,但这两种方法都存在很多问题,如容器体积和重量大、存氢密度低、运输成本高等等。
因此,研发新型储氢材料是当前氢能领域的重要研究方向。
目前已发现的储氢材料主要包括吸附材料、化学储氢材料和金属储氢材料等。
吸附材料是指利用其孔隙结构吸附氢气的材料,包括金属有机框架材料(MOF)、多孔碳材料、氢化物等。
化学储氢材料是指通过反应释放氢气的材料,包括氨基硼烷、氨基氮化物等。
金属储氢材料则是指通过金属和氢气的反应进行氢气的储存,包括镁、钛等。
2.氢能材料的催化性能研究氢能的应用主要是在燃料电池中,而燃料电池的核心是催化剂。
因此,研究氢能材料的催化性能是关键。
目前用于燃料电池的催化剂主要是贵金属材料,如铂、钯等,但由于价格昂贵,难以实现大规模应用。
因此,研发新型廉价的催化剂成为了燃料电池研究的重要方向。
目前已发现的一些新型催化剂包括负载型非贵金属催化剂、过渡金属氮化物等。
3.氢能材料的储能和释能技术研究氢气的储存和输送是氢能技术应用的关键问题。
目前,除了储氢材料外,氢气的储存和输送还包括液氢、压缩氢以及氢化物储氢等技术。
其中,氢化物储氢技术是一种新型的储氢技术,它将氢气储存在化学氢化物中,使氢气密度和储存量大幅提高,能大大减少存储成本。
随着此技术的应用,氢气的储存和输送成本将大大降低。
二、氢能材料的应用前景1.氢能的应用领域氢能作为一种绿色、高效、清洁的能源,具有广阔的应用前景。
目前,氢能的应用主要集中在以下几个方面:1、交通运输:氢能汽车、氢气动车、氢气火车等。
2、电力领域:燃料电池发电、储能等。
3、航空领域:氢气飞艇、氢气无人机等。
新型氢能源材料的研究与开发
新型氢能源材料的研究与开发一、引言氢能源作为清洁能源的重要组成部分,受到越来越多的关注。
其中,氢能源材料的研究与开发对于氢能源的实际应用具有至关重要的意义。
本文将围绕展开讨论,从现状分析、存在问题以及对策建议等方面进行深入探讨。
二、现状分析1. 氢能源材料的种类目前,氢能源材料主要包括氢储存材料和氢分离材料。
氢储存材料主要包括金属氢化物、化学吸附剂和碳基材料等,用于储存氢气。
氢分离材料主要包括多孔材料、膜材料和复合材料等,用于分离提纯氢气。
2. 研究热点目前,氢能源材料的研究热点主要包括高效、低成本、高稳定性和环保性等方面。
针对储氢材料,研究人员致力于寻找更高的氢气存储密度和更快的氢吸附/脱附动力学性能;针对分离材料,研究人员则关注膜通透性能、选择性、稳定性和抗污染性等方面。
3. 研究进展在氢能源材料研究领域,国内外各大研究机构和企业都投入了大量的资金和人力进行研究。
在氢储存材料方面,金属有机骨架材料(MOFs)和共轭有机骨架材料(COFs)等新型多孔有机聚合物材料备受关注;在氢分离材料方面,多孔有机聚合物膜、无机膜和聚合物复合膜等材料也取得了一定的研究进展。
三、存在问题1. 存储密度不高目前常见的氢储存材料存储密度还不够高,难以满足实际应用的需求。
如何提高氢储存密度成为当前研究的难点之一。
2. 动力学性能不佳一些氢储存材料的氢吸附/脱附动力学性能较差,导致氢储存效率不高,限制了其在氢能源领域的应用。
3. 分离效果不理想目前常见的氢分离材料在通透性能、选择性和稳定性等方面存在一定的不足,导致分离效果不佳,难以满足实际工业生产的需求。
四、对策建议1. 提高储存密度针对提高氢储存密度的问题,可以通过设计合理的孔隙结构和表面功能化改性等措施来提高储存密度。
利用金属有机骨架材料等新型多孔材料也是一个有效的途径。
2. 优化动力学性能为了优化氢储存材料的动力学性能,可以通过调控晶体结构、合成新型催化剂和改善表面催化活性等方式来提高氢吸附/脱附速率,以实现更高效的氢储存。
氢能新材料行业研究报告
氢能新材料行业研究报告氢能是指利用氢作为能源的一种形式,目前在能源行业引起了广泛关注。
随着能源需求的增加和对环境保护的要求,氢能作为一种清洁能源被认为具有巨大潜力。
而氢能在利用过程中需要使用特殊的材料来储存、输送和转化氢气。
因此,氢能新材料的研究和开发对氢能行业的发展至关重要。
首先是氢储存材料。
氢气是一种轻质、高能量密度的燃料,但其在常温常压下是气态的,体积庞大,不便于储存和运输。
因此,研发高效储氢材料成为氢能产业发展的关键。
目前,研究人员将目光聚焦在金属氢化物、碳纳米管等材料上。
金属氢化物因其具有较大的氢储存容量和较高的反应活性,被认为是一种重要的氢储存材料。
而碳纳米管则因其孔隙结构和高比表面积,可以提供丰富的吸附位点,有望作为一种高效的氢储存材料。
其次是氢输送材料。
氢气的输送通常需要通过管道或储罐进行,因此需要氢输送材料具备良好的密封性和耐腐蚀性。
目前,聚合物材料被广泛应用于氢输送领域。
聚合物材料具有良好的密封性,且与氢气有较好的相容性,可有效减少氢气的泄漏。
此外,氢气在高压下对金属具有脆化效应,因此开发合金材料以提高氢气在高压下的耐腐蚀性也是当前的研究重点。
最后是氢转化材料。
氢能的利用需要将氢气转化为可用的能源形式,如燃料电池中的氢气转化为电能。
这就需要研发高效的氢转化材料。
常见的氢转化材料包括催化剂和电解质。
目前,研究人员正在探索单质金属、合金和金属氧化物等材料作为催化剂,用于加速氢气与氧气的反应。
而作为电解质的聚合物膜材料具有良好的离子导电性和机械强度,被广泛应用于燃料电池等领域。
总之,氢能作为一种清洁能源被广泛关注,而氢能新材料的研究和开发对氢能行业的发展非常重要。
氢储存材料、氢输送材料和氢转化材料是氢能新材料的三大类,分别用于氢气的储存、输送和转化过程。
目前,金属氢化物、碳纳米管等材料被广泛研究用于氢储存;聚合物材料被应用于氢输送领域;而单质金属、合金和聚合物膜等材料则被用于氢转化。
氢能新材料行业研究报告
氢能新材料行业研究报告氢能是指利用氢作为燃料或储能介质的能源形式,被广泛认为是可持续能源的重要替代形式之一、随着全球对清洁能源的需求不断增加,氢能新材料行业得到了快速发展。
本文将从氢能的概念和应用领域入手,探讨氢能新材料行业的现状和未来发展趋势,以及面临的挑战和机遇。
首先,氢能广泛应用于交通运输、能源储存和产业领域。
在交通运输领域,氢能可以用于燃料电池汽车和氢燃料电池火车等交通工具,实现零排放的高效能源利用;在能源储存领域,氢能可以用于储存电力和平衡能源供需,解决可再生能源不稳定的问题;在产业领域,氢能可以用于制氢工艺和化学品生产等领域。
目前,氢能新材料行业已经涵盖了储氢材料、氢燃料电池材料和氢化物新材料等多个方面。
储氢材料是指能够吸附或储存氢气的材料,如金属和非金属材料的金属氢化物、碳纳米管等。
氢燃料电池材料是指用于制造氢燃料电池的关键材料,如电极材料、电解质材料和催化剂材料等。
氢化物新材料是指在氢气环境中具有特殊性能的新材料,如氢导电材料和氢感应材料等。
氢能新材料行业的发展受到了多个因素的影响。
首先,政策支持是推动氢能新材料行业快速发展的重要动力。
多个国家和地区相继出台了相关政策和法规,以促进氢能产业的发展。
其次,技术创新是氢能新材料行业发展的基础。
在氢储能材料方面,新型的吸附材料和储氢合金不断涌现;在氢燃料电池材料方面,研究人员不断提高电极材料的催化性能和电解质材料的离子传导性能。
再次,市场需求不断增加是推动氢能新材料行业快速发展的重要因素。
随着全球能源转型的加速,对低碳、高效能源的需求呈现出爆发式增长。
然而,氢能新材料行业也面临着一些挑战。
首先,氢能储存密度较低,需要发展更高效的储氢材料。
其次,氢能燃料电池材料成本较高,需要进一步降低材料成本。
再次,氢能市场发展仍面临一定的不确定性,需要加大市场推广和宣传力度。
总结而言,氢能新材料行业在实现清洁能源转型和能源可持续发展方面具有巨大潜力。
随着政策支持和技术创新的推动,氢能新材料行业将迎来更广阔的发展前景。
新能源制氢技术发展现状及研究进展综述
新能源制氢技术发展现状及研究进展综述发布时间:2023-01-31T01:05:03.662Z 来源:《中国电业与能源》2022年8月16期作者:康月明刘小顺姜胜利[导读] 科技在迅猛发展,社会在不断进步,化石燃料燃烧产生的大量温室气体康月明刘小顺姜胜利湖北省电力勘测设计院有限公司湖北武汉 430040摘要:科技在迅猛发展,社会在不断进步,化石燃料燃烧产生的大量温室气体,对全球的环境和气候构成严重威胁。
不断增长的能源需求也迫使传统燃料价格上涨,伤害我国的国民经济。
中国必须推进能源结构改革,构建多元化的可再生能源体系。
氢气作为一种备受关注的可再生能源,其具有使用过程环境友好,燃烧产物只有水,无碳排放,并且来源丰富,质量能量密度高等优点,因此有必要大力发展氢气产业。
为此,我国出台多项鼓励政策加快氢能源的发展。
2016年国家发改委、国家能源局印发《能源技术革命创新行动计划(2016-2030年)》,将可再生能源制氢、氢能与燃料电池技术创新作为重点任务。
关键词:可再生能源;制氢技术;生物发酵;电解水引言氢不仅能满足全球日益增长的能源需求,还能降低CO2排放,是未来新能源系统的重要组成部分。
化石燃料生产的蓝氢可以用于从灰氢到绿氢的过渡期,减少当前制氢过程中的碳排放,但目前无法满足行业对脱碳的需求。
中短期内,蓝氢将占据氢市场的主导地位。
可再生能源制绿氢技术符合未来净零碳排放的目标,其中碱性和质子交换膜电解槽技术发展相对较为成熟,离子交换膜和固体氧化物电解槽尚处于研发阶段。
长期内,随着电解槽技术发展及可再生能源成本下降,绿氢将占据主要市场。
1氢能备受重视的原因综合世界各国近些年来在氢能发展上的现状来看,目前氢能在世界能源转型背景下,扮演着重要的角色,各国都在纷纷支持氢能产业发展。
当前,世界氢能产业发展强国有美国、日本、英国、法国等。
氢能在全球引起重视,各国都达成了发展氢能的共识。
我国提出“双碳”目标,主要是出于以下考虑:(1)随着自然生态恶化,环保、绿色、低碳势在必行,氢能开发利用也是顺应全球能源清洁化的必然路径;(2)煤炭资源、石油资源被大量开采后,各国或多或少面临能源短缺和环境恶化的局面,氢能开发与利用是全球经济、资源、环境发展的必然需求;(3)我国减排任务艰巨,发展清洁能源,既是环境需求,也是战略部署;(4)氢与电耦合,是我国能源结构优化、打造现代能源途径的主要途径。
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新型氢能材料的研究与发展状况氢是一种危险,易燃易爆的气体,在使用中必须保证安全,因此,一种安全、高能量密度(包括体积能量密度和重量能量密度)、低成本、使用寿命长的氢储、输技术的应用需求已越来越迫切。
氢能材料是伴随着氢能利用在最近三十多年才发展起来的新型功能材料。
储氢合金在氢能系统中作为氢的存储与输送的载体是一种重要的候选材料。
氢与储氢材料的组合,将是21世纪新能源—氢能的开发与利用的最佳搭档。
本文对氢能源的储存材料,研究现状以及未来的发展进行一些研究。
关键词:氢能;储氢材料;储氢性能随着人类社会的飞速发展和人们环保意识的日益增强,传统能源已经成为社会经济发展和人们生活水平提高的重大障碍。
目前各国所采取的提高传统能源利用率、实现废物的循环利用等措施来减缓其消耗速度也仅仅是权宜之计,唯有开发出新型能源替代传统能源才能从根本上解决当前所面临的能源问题。
太阳能、核能、氢能等新型能源因而成为当前研究的热点。
其中,氢能由于可用作便携能源和车载能源;且与目前应用的汽油相比具有无污染、燃烧值高、自燃温度高等多重的优点,还可以利用现有的供油配套设施;因此成为目前化石燃料最具潜力的替代能源,而储氢材料正是装载氢能的关键。
一、氢能简介氢位于元素周期表之首,它的原子序数为1,在常温常压下为气态,在超低温高压下又可成为液态。
氢能作为一种清洁的二次能源,具有很多优越性能:(1)所有元素中,氢重量最轻。
在标准状态下,它的密度为0. 0899g/L;在-252.7℃时,可成为液体,若将压力增大到数百个大气压,液氢就可变为金属氢。
(2)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。
(3)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。
(4)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,为142. 351kJ/kg,是汽油发热值的3倍。
(5)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。
(6)氢本身无毒,与其它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。
(7)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。
(8)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[1]。
由以上特点可以看出氢是一种理想的新型含能体能源,目前液氢已广泛用作航天动力的燃料,但氢能的大规模的商业应用还有待解决以下关键问题:(1)廉价的制氢技术。
因为氢是一种二次能源,它的制取不但需要消耗大量的能量,而且目前制氢效率很低,因此寻求大规模的廉价的制氢技术是各国科学家共同关心的问题。
(2)安全可靠的贮氢和输氢方法。
由于氢易气化、着火、爆炸,因此如何妥善解决氢能的贮存和运输问题也就成为开发氢能的关键。
二、氢的储存方式氢在一般条件下是以气体形式存在的,这就为储存和运输带来很大的困难。
工业实际应用中大致有五种储氢方法:(1)常压储存,如湿式气柜、地下储仓;(2)高压容器,如钢制压力容器和钢瓶;(3)液氢储存如真空绝热储槽和液化机组;(4)金属氢化物方式如可逆和不可逆氢化物;(5)吸附储存,如低温吸附和高压吸附。
金属氢化物是氢气储存的重要手段,通过氢与储氢合金之间进行的可逆反应,实现氢的储存与释放。
即外界有热量传递给金属氢化物时,它就分解为合金并放出氢气;反之氢和储氢合金大多为由多种元素组成的合金。
目前世界上已研究成功多种储氢合金,他们大致可以分为四类:(1)是稀土系储氢合金,例如每公斤镧镍合金可储氢153L,现主要用于镍氢电池的负极材料;(2)是钛系储氢合金,其储氢量大,是镧镍合金的1.4倍,且活性大、价格低,还可在常温下释放氢,给使用带来很大的方便,他是目前储氢瓶中使用最多的储氢材料;(3)是镁系储氢合金,镁是吸氢量最大的金属元素,可达到7.65%,但他们需要在200-300℃以上才能释放氢,且吸收氢的速度十分缓慢,因而尚未实用;(4)是钒、铌、锆等多元素系储氢合金,由于该系合金由钒、铌、锆等贵重金属组成,因而只适用于某些特殊场合[2]。
三、储氢材料的研究现状碳质吸附储氢是近年来出现的利用吸附理论的物理储氢方法。
主要有超级活性炭、碳纤维和碳纳米管(CNT) 等3种。
1活性炭活性炭储氢是典型的超临界气体吸附,是利用超高比表面积的活性炭作吸附剂的储氢技术。
最早关于H2在高比表面活性炭上吸附的报道是在1967年 ( Kidnay A 和 HizaM)。
他们研究了在低温环境下吸附剂(由椰子壳制作的焦炭) 的吸附特性 ,并获得了76K、 90atm 的吸附等温线。
此外 ,该文还报道了在 76K、 25atm时出现的最大过剩吸附量值可达2012g/ kg ,相当于2.0%的重量密度。
Carpetis C 和 Pesch2ka W是首先提出 H2 在低温条件下在活性炭中吸附储存的两位学者。
他们在文献中第一次提出可以考虑将低温吸附剂运用到大型 H2 储存中,并提出 H2 在活性炭中吸附储存的体积密度能够达到液氢的体积密度。
超级活性炭储氢具有经济、储氢量高、解吸快、循环使用寿命长和易实现规模化生产等优点 ,但相关过程中所需温度低 ,今后研究的重点是提高其储氢温度。
2碳纤维碳纳米纤维表面是分子级细孔,而内部是直径大约10nm的中空管,比表面积大,可以合成石墨层面垂直于纤维轴向或者与轴向成一定角度的鱼骨状特殊结构的纳米碳纤维,H2可以在这些纳米碳纤维中凝聚,因此具有超级贮氢能力。
石墨纳米纤维由含碳化合物经所选金属颗粒催化分解产生。
尽管人们对碳纳米管储氢的研究已取得了一些进展,但至今仍不能完全了解纳米孔中发生的特殊物理化学变化过程,也无法准确测得纳米管的密度,其吸附实际模型和理想模型还有很大差距,而且碳纳米管气体储氢和电化学储氢机理条件和过程都不大一样,今后应在储氢机理、复合掺杂改性和显微结构控制等方面进行深入研究。
3有机液体氢化物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。
加氢反应实现氢的储存(化学键合),脱氢反应实现氢的释放,不饱和有机液体化合物做氢载体,可循环使用。
从目前研究来看,烯烃、炔烃和芳烃等不饱和有机物均可作为储氢材料,但从储氢过程的储氢量、储氢剂和物理性质以及能耗等方面考虑,以芳烃特别是单环芳烃为佳。
研究表明,综合来看,只有苯、甲苯的加氢脱氢过程可逆且储氢量大,是比较理想的有机储氢材料[3]。
四、储氢材料的未来发展趋势随着我国经济快速发展,汽车工业已经成为我国的支柱产业之一。
据统计,2007年我国汽车产量达到850万辆,保有量达到3000多万辆,成为世界第三大汽车生产国和第二大汽车市场。
与此同时汽车燃油消耗达到8000万吨,约占我国石油需求的1/4。
因此发展新能源汽车已迫在眉睫,用氢能汽车无疑是未来的选择。
我国十分重视氢能源发展路线。
国内已有十多家院校和科研单位在此领域研发新技术,数百家企业参与配套或生产。
例如,同济大学开发了第三代超越号燃料电池轿车,清华大学燃料电池汽车已经累计运行2000h,成为世界上运行时间最长的电池客车之一。
虽然氢燃料电池还未市场化,但世界各大公司纷纷准备抢占我国市场。
中国被世界公认为最有可能率先实现氢燃料电池国家[4]。
虽然燃料电池发动机的关键技术已经突破,但是还是需要进一步对燃料电池产业化技术进行改革,提升,使产业技术成熟。
氢能源电池汽车是世界公认的零排放,低噪清洁的终极技术方案,是汽车节能减排的发展方向。
从2008年4月的测算看,使用成本上运行成本不足内燃机的一半。
传统汽车每行驶100km需消耗8到10升汽油,按照93号汽油每升5.19元计算,约花费50元,而氢能源燃料电池的汽车消耗1.02kg氢气,只需花费15元。
总之,储氢合金的研究对未来的制造也和整个社会来说有非常重要的意义。
还有,机械合金化法是制备镁基储氢合金的较佳工艺。
对近年来机械合金化法制备镁基储氢合金的研究开发,特别是在多元合金化、复合储氢合金等方面的发展进行了系统阐述。
总结认为,机械合金化法可以显著改善镁基储氢合金的动力学性能和电化学性能,提高储氢量。
未来镁基储氢合金应向复合材料、新方法与机械合金化法相结合、材料的计算机设计等方面发展。
基于储氢材料在氢能利用中的重要作用,通过从材料结构角度,对当前晶态储氢合金、非晶储氢合金、纳米储氢合金三大类金属储氢材料的研究现状和存在问题进行总结和分析,探讨了合金相图和现代材料设计方法在金属储氢材料研究中的作用和地位。
当前研究工作表明,非平衡态结构调控是获得高性能储氢合金的有效途径。
基于原子尺度的材料计算与设计,对新型金属储氢合金的研究和储氢机理探讨具有重要作用[5]。
通过对储氢合金材料的研究,我认为在不久的将来,储氢合金材料将应用于我们的生产和生活中。
它将为储能材料打开新的一页,它的发展将会成为储能的新的里程碑。
储氢合金材料的研究与发展,将是人类的一大笔财富。
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