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。
储氢材料的研究与发展前景
储氢材料的研究与发展前景随着全球对清洁能源需求的不断增加,储氢作为一种可再生能源的重要形式,备受关注。
储氢材料作为实现氢能储存和释放的关键技术之一,它的研究与发展前景非常广阔。
储氢材料的研究与发展可以追溯到20世纪70年代。
最早的储氢材料主要是金属氢化物和化合物,如镁、锂、钠等金属与氢气反应形成的化合物。
然而,这些材料的储氢能力有限,吸氢速率较慢,温度要求高,且容易发生氧化和腐蚀等问题,限制了其在实际应用中的推广。
近年来,储氢材料的研究重点已转向新型材料的开发。
有机材料、无机材料和复合材料等成为研究的热点。
有机材料如碳纳米管和多孔材料具有大表面积、孔隙结构可调控等优点,可用于提高储氢性能。
无机材料如氮化碳和金属有机骨架等也展示了良好的储氢性能。
此外,基于金属-有机骨架材料的调控和设计可满足各种储氢应用的需求。
复合材料则将多种材料相结合,发挥各自的优势,提高储氢性能。
例如,金属氢化物与高孔隙碳材料的复合储氢材料具有较高的储氢容量和快速的吸氢/放氢速率。
与此同时,研究人员也在探索新的储氢机制。
传统的物理吸附和化学反应储氢机制已逐渐显露出局限性,进一步研究则注重于氢原子在储氢材料内的扩散和反应机制的理解和控制。
人们也发掘了一些新的储氢机制,如分子化学吸附、热化学吸附和电化学吸附等。
在储氢材料的发展前景方面,有几个重要的方面值得关注。
首先,通过材料的优化设计和合成技术的进一步发展,储氢材料的储氢容量和吸放氢速率将得到大幅提高,实现高效、可靠的氢能储存和释放。
其次,随着可再生能源产能的扩大和电动汽车的普及,储氢材料的市场需求将快速增长,对储氢技术的研究和应用提出更高要求。
同时,储氢材料也将应用于其他领域,如电力系统和燃料电池等。
再者,随着储氢材料科学的发展,更多新型储氢材料将被发现和应用,为氢能储存和利用提供更多选择和可能。
总之,储氢材料的研究与发展前景广阔。
随着新材料的开发和储氢机制的研究深入,解决储氢材料存在的问题和局限性将有望推动储氢技术的发展和应用。
氢气储存材料的研究进展
氢气储存材料的研究进展氢气作为一种高能量、高效环保的燃料,近年来得到了广泛的研究和应用。
然而,由于氢气具有极高的压缩比和易燃易爆等特性,其储存和运输一直是氢能技术面临的难题之一。
因此,开发高效、安全、可靠的氢气储存材料一直是氢能研究的重要方向。
本文将介绍近年来氢气储存材料的研究进展。
一、氢气储存技术的发展历程早在20世纪60年代,氢气储存材料的研究就已经开始。
当时研究人员尝试使用金属作为氢气储存材料,但由于金属储氢量较低、反应速率慢等问题,这种方法的应用受到了很大的限制。
随着材料科学技术的飞速发展,氢气储存材料的研究逐渐转向了新材料和新技术。
近年来,纳米材料、多孔材料、化学吸附材料、物理吸附材料等新型氢气储存材料应运而生,成为了当今氢气储存技术的主要研究方向。
二、新型氢气储存材料的研究进展(一)纳米材料纳米材料因其微观尺度特有的物理化学性质,成为了一种重要的新型储氢材料。
有研究表明,将普通的金属或合金材料制备成纳米颗粒后,其储氢性能会大幅提升。
例如,常见的铝镁合金,经过纳米化处理后,其储氢性能可以提高约30%。
此外,基于纳米材料的复合材料也是目前研究的热点之一。
常见的复合材料包括金属氢化物、纳米碳管和纳米硅等。
这些纳米材料的加入可以提高储氢材料的比表面积和孔隙率,从而提高储氢性能。
(二)多孔材料多孔材料是一种具有特定孔径和孔体积的材料。
常见的多孔材料包括氧化铝、氟化铝、碳纤维等。
将这些多孔材料与氢气反应后可以生成氢化物,从而实现氢气的储存。
多孔材料的特点是比表面积大、孔径分布均匀,具有良好的储氢性能。
与此同时,多孔材料可以通过控制其孔径和孔体积来调节储氢性能,实现定制化的储氢材料设计。
(三)化学吸附材料和物理吸附材料化学吸附材料是指能够通过和氢气发生化学反应来实现氢气吸附和储存的材料。
常见的化学吸附材料包括金属氢化物、金属有机框架材料、氢氧化物等。
物理吸附材料则是指通过分子间的范德华力吸附氢气的材料。
储氢材料制备方法的研究进展
储氢材料制备方法的研究进展储氢材料是一种能够吸附、存储和释放氢气的物质,被广泛研究用于实现氢气能源的存储和转化。
随着氢能技术的发展,储氢材料的研究成为一个热门领域。
本文将介绍储氢材料制备方法的研究进展,并探讨其应用前景。
目前,储氢材料的制备方法主要包括物理法、化学法和物理化学复合法。
物理法主要包括压缩和吸附两种方式。
压缩方法是将氢气以高压形式存储在储氢材料中,然而这种方法存在能耗高、占用空间大的问题。
吸附方法则是通过储氢材料对氢气的物理吸附,实现氢气的存储。
然而,传统的吸附材料如活性炭和金属有机骨架材料(MOFs)等吸附能力较低,需要提高其吸附容量和吸附能力。
化学法是通过材料的化学反应实现氢气的储存。
目前,主要的化学储氢方法包括金属氢化物和化合物、化学储氢材料、化学储氢液体等。
金属氢化物和化合物可以通过与氢气反应生成金属氢化物,在需要氢气时再以逆反应方式生成氢气。
虽然金属氢化物和化合物的储氢密度较高,但其反应速度慢且循环稳定性差,需要进一步改进。
化学储氢材料是一种可以在常温和常压下吸附和释放氢气的化学物质。
它们具有快速吸附和释放氢气的能力,且循环稳定性较好。
研究人员已经开发出各种类型的化学储氢材料,如氮化物、硼氮化物、氮化硼、氨合物等。
这些材料具有高储氢容量和良好的储氢性能,但目前尚存在生产成本高、储氢温度范围窄等问题。
物理化学复合法是将物理法和化学法相结合,既兼具吸附材料的特点,又具有储氢材料的优势。
例如,将金属有机骨架材料与金属氢化物进行复合,可以提高材料的储氢容量和吸附能力。
此外,还可以通过调整材料的结构和组分,提高材料的储氢性能。
储氢材料制备方法的研究进展为氢能技术的发展提供了有力支持。
然而,目前的研究还存在一些挑战。
首先,需要提高储氢材料的吸附容量和吸附能力,以满足氢能技术的需求。
其次,还需要改进储氢材料的循环稳定性和反应速度,提高材料的实用性。
此外,还需要降低储氢材料的生产成本,以促进储氢技术的商业化应用。
稀土储氢材料的现状及进展与趋势精选全文
其它表面处理方法——对成型负极的处理
(联氨+强碱、有机酸、电镀、热充电、表面活性剂。)
稀土储氢材料技术
表面处理方法对AB5型储氢合金电极的影响
表面处理方法
作用
包覆膜
改善合金的导电导热性能,增强合金的抗氧化能力, 减少充放电循环过程中合金粉化。
化学还原及碱液 表面形成富镍层,提高合金电极的电催化活性、放 电容量及快速放电能力,同时改善循环寿命。
AB3-3.5
LaNi5
MmNi5
LaNi3
CaNi3
La0.7Mg0.3Ni2.8Co0.5
LaNi5H6 MmNi5H6.3 LaNi3H4.5 CaNi3H4.4 La0.7Mg0.3Ni2.8Co0.5H4.73
1.4
1.4
1.4
2.0
1.6
放氢压(温度) /MPa(℃)
氢化物生成热
/kJ·mol-1H2
Mn:部分取代Ni后对合金的活化、稳定性及吸 放氢速度均有好处,降低氢平衡压。含量为 0.2~0.8,循环寿命增加;大于0.8时寿命下降。
Al:增加抗腐蚀性,同时降低吸放氢速度。
稀土储氢材料技术
非化学计量的影响
通式:ABx±y或A1±xBy
如AB5 当B/A<5.0时,平衡氢压降低,循环寿命下降。 当B/A>5.0时,初容量下降,循环寿命增加。
国内外规模型企业的传统LaNi5型储氢合金的技术、工艺水平和产 品性能没有明显的差距。国内HEV用储氢合金粉的某些性能还有待改 进,低自放电镍氢电池用La-Mg-Ni系储氢合金仍处于开发试验阶段。
国外储氢合金技术的领先 之处主要在于通过快速冷凝熔 炼铸造工艺控制相结构均一稳 定性,通过合金粉后期表面处 理得到低内阻、高活性表面的 储氢合金负极材料。
高容量储氢材料的研究进展
高容量储氢材料的研究进展近年来,随着氢能源的快速发展,高效的储氢材料成为研究的热点之一、高容量储氢材料能够实现更高的氢气贮存密度,从而提高氢气的存储效率和燃烧效能。
下面将在以下几个方面介绍高容量储氢材料的研究进展。
首先,金属有机骨架材料(MOFs)是目前研究的一类重要的高容量储氢材料。
MOFs由金属离子与有机配体组成,具有高度可调性和孔隙结构。
通过调整配体的选择和结构设计,MOFs可以具备稳定的氢气吸附能力。
例如,MOF-177是一种常用的MOF材料,其具有相对较高的氢气吸附容量。
其次,多孔碳材料也是一种优秀的高容量储氢材料。
多孔碳材料具有大量的毛细孔和孔隙结构,提供了良好的氢气吸附位置。
大量研究表明,通过控制碳材料的孔隙大小和表面化学性质,可以显著提高氢气的吸附容量。
例如,通过炭化天然富勒烯(C60)可以获得高度多孔的碳材料,其具有很高的氢气吸附能力。
此外,金属氢化物也是一种重要的高容量储氢材料。
金属氢化物可以通过吸附和反应的方式储氢,并且具有高度的稳定性。
然而,研究人员一直在努力提高金属氢化物的储氢容量和反应动力学。
近年来,通过合金化和纳米化处理等手段,金属氢化物的储氢性能得到了显著改善。
最后,新型的高容量储氢材料也在不断涌现。
例如,二维材料、过渡金属储氢化物和聚合物等材料都被发现具有潜在的储氢能力。
这些新型材料在储氢容量、吸附能力和稳定性方面都具有独特的优势,并在实验室中取得了一定的研究成果。
总的来说,高容量储氢材料的研究进展非常迅速。
通过对材料结构和组成的调整,可以显著提高储氢容量和吸附能力。
未来,研究人员将继续探索新型的高容量储氢材料,并致力于解决储氢过程中的各种挑战,为氢能源的应用提供更加可靠的储氢方案。
新型储氢材料的研究进展及应用前景
新型储氢材料的研究进展及应用前景储氢技术作为一种新型的充能方式,可以实现快速充电和长时间行驶,逐渐被人们所重视。
然而,传统的氢气储存技术受制于氢气的极低密度和高压要求,使得安全性、便携性和储氢能力局限。
因此,新型储氢材料的研究被认为是解决储氢技术问题的有效途径。
一、新型储氢材料的分类新型储氢材料主要包括金属储氢材料、非金属储氢材料和杂化储氢材料三类。
金属储氢材料根据其反应原理可分为物理吸附型、化学吸附型和合金型储氢材料。
非金属储氢材料则主要包括石墨烯、多孔氮化碳等。
杂化储氢材料则将金属和非金属材料的优势结合起来,提高储氢效率。
二、新型储氢材料的研究进展1. 物理吸附型储氢材料物理吸附型储氢材料一般利用金属有机骨架材料(MOFs)和多孔杂化有机物(POSS)收集氢分子。
其中MOFs具有极高的表面积和孔隙度,可以快速吸附氢气,并且在适当的温度和压力下释放。
目前已经开发出多种具有优秀吸附能力的MOFs,如UiO-66、DUT-49等。
2. 化学反应型储氢材料化学反应型储氢材料则通过将氢和金属反应产生化学键,形成氢化金属储氢材料。
这种储氢方式可以将氢储存在高密度的材料中,但需要一定的温度和压力才能进行。
例如,La-Mg-Ni合金和MgH2等储氢材料具有高储氢密度和良好的循环稳定性。
3. 非金属储氢材料非金属储氢材料可以通过化学修饰和空间构造实现高效储氢。
石墨烯因其高表面积和优异的导电性能,在材料领域中得到广泛应用。
近年来,石墨烯与其他非金属材料的复合体不断涌现,例如石墨烯/氮化碳复合材料和石墨烯/硫化氢复合材料,这些材料的储氢性能也在逐步提高。
三、新型储氢材料的应用前景目前,新型储氢材料已经在多个领域得到应用,例如能源储备、氢燃料电池以及钢铁冶炼等。
其中最有潜力的领域之一是氢燃料电池汽车。
由于储氢能力的提高和材料的适用性不断增强,氢燃料电池汽车的市场前景持续向好。
此外,新型储氢材料也可应用于环保领域,例如将二氧化碳转化为有用气体等。
储氢材料的发展历程
储氢材料的发展历程随着能源危机的威胁和人们对环境保护的重视,寻找一种高效、清洁、可再生的能源成为当今社会的迫切需求。
而氢能作为一种无污染、高能量密度的能源被广泛关注,并被认为是未来能源的重要选择。
然而,氢气的储存一直是一个难题。
为了解决这一问题,科学家们对储氢材料进行了长期研究和探索。
本文将会介绍储氢材料的发展历程。
20世纪60年代,科学家们开始研究氢气的储存问题,最早的储氢材料是压缩氢气。
压缩氢气储存技术是将氢气通过高压气瓶进行储存,这种方法能够实现高能量密度的储存,但是存在着气瓶体积大、储氢效率低等问题,限制了其在实际应用中的推广。
为了提高储氢效率,科学家们开始研究吸附储氢材料。
吸附储氢材料是指能够以化学或物理吸附的方式将氢气吸附在其表面上的材料。
1989年,美国科学家发现了一种新型的吸附储氢材料——全氟磺酸聚合物(PFSA)。
这种材料具有高度的孔隙结构和表面积,能够实现高效储氢。
然而,PFSA材料存在着价格昂贵、稳定性差等问题,限制了其在实际应用中的推广。
随着科学技术的不断进步,研究人员又开始探索吸附储氢材料的新突破。
2004年,英国科学家发现了一种新型的吸附储氢材料——碳纳米管。
碳纳米管具有超高的比表面积和丰富的孔隙结构,能够实现高效储氢。
此外,碳纳米管还具有良好的化学稳定性和机械强度,是一种非常有潜力的储氢材料。
除了吸附储氢材料,科学家们还在研究氢化物储氢材料。
氢化物储氢材料是指能够与氢气进行化学反应形成氢化物的材料。
最早的氢化物储氢材料是金属氢化物,如锂氢化物和镁氢化物。
这些材料能够实现高密度的储氢,但是存在着反应速率慢、储氢/放氢过程中产生的热量难以排出等问题。
为了改善这些问题,科学家们开始研究金属氢化物的合金化和纳米化。
通过合金化和纳米化的方法,可以提高储氢/放氢过程的速率,并减少反应产生的热量。
近年来,科学家们又开始研究储氢材料的新型结构和新型机制。
例如,金属有机框架(MOF)是一种由金属离子与有机配体组装而成的多孔晶体材料,具有高度的孔隙结构和表面积,能够实现高效储氢。
浅议储氢材料的发展现状与研究前景
浅议储氢材料的发展现状与研究前景1. 引言1.1 储氢材料的重要性储氢材料是一种能够吸附、存储和释放氢气的材料,具有在氢能源领域中广泛应用的潜力。
随着氢能源的不断发展和应用,储氢材料的重要性日益凸显。
储氢材料可以解决氢能源的存储和运输难题,提高氢能源的利用效率。
储氢材料可以帮助稳定能源供应,并促进清洁能源的普及和可持续发展。
储氢材料还可以降低氢能源的成本,促进氢能源技术的商业化应用。
加强对储氢材料的研究与开发,具有重要的战略意义和实用价值。
通过不断探索和优化储氢材料,可以推动氢能源产业的发展,实现能源结构的转型和升级,促进人类社会的可持续发展。
1.2 研究背景随着全球能源需求的不断增长和传统化石能源日益枯竭,寻找替代能源已经成为全球范围内的重要课题。
氢能作为一种清洁、高效的能源形式,备受人们关注。
而储氢技术则是氢能利用的关键之一。
储氢材料作为储存氢气的主要载体,其性能直接影响着氢能的利用效率和可靠性。
在过去的几十年里,科学家们在储氢材料领域取得了长足的进展。
各种不同类型的储氢材料被提出并进行了广泛的研究,包括吸附材料、化学反应材料、金属氢化物、金属有机框架等。
这些材料以其独特的物理和化学性质,为实现高效储氢提供了可能。
然而,目前仍然存在着许多挑战和障碍,如储氢速率、循环稳定性、吸附/解吸温度等方面的限制。
因此,进一步深入研究和开发新型高效的储氢材料具有重要的意义。
通过不断探索和创新,相信储氢材料领域将迎来新的突破和进步,为氢能技术的发展做出更大贡献。
2. 正文2.1 储氢材料的分类储氢材料可以根据其储氢机理和结构特征进行分类,目前主要包括物理吸附储氢材料和化学储氢材料两大类。
物理吸附储氢材料主要通过吸附氢气分子在材料表面上进行储氢,其特点是吸附和解吸过程相对简单,但储氢容量相对较低。
常见的物理吸附储氢材料包括各种多孔材料,如金属有机框架材料、碳纳米管和氧化物等。
化学储氢材料则是通过与氢气进行化学反应形成化合物来储氢,其储氢容量相对较高,但储氢和释氢的过程可能比较复杂。
金属氢化物储氢材料的研究与发展
金属氢化物储氢材料的研究与发展近年来,随着环保和能源危机的加剧,储氢技术正在成为人们关注的焦点。
因为储氢技术可以有效地储存能源,为未来能源的可持续发展提供了一条新的出路。
而金属氢化物储氢材料就是储氢技术中的重要组成部分之一。
一、金属氢化物储氢材料金属氢化物储氢材料是指通过与氢气反应,形成氢化物的金属材料。
储氢时,氢气吸附在储氢材料的表面或者内部空隙,从而形成氢化物储氢材料。
这种材料不仅能够吸氢,而且还可以释放出氢气,从而满足能源的需求。
目前,金属氢化物储氢材料主要分为两种类型,分别是轻金属氢化物和过渡金属氢化物。
轻金属氢化物主要包括镁、钠和铝等轻金属。
这种材料的优点是比较轻便、价格低廉,但其吸附氢气的能力较差。
过渡金属氢化物主要包括钛、锆、镍和铁等过渡金属。
这种材料的优点是吸附氢气的能力比较强,但价格相对较高。
二、金属氢化物储氢材料的研究进展随着科技的发展,金属氢化物储氢材料的研究也取得了一定的进展。
以过渡金属氢化物为例,钛系和锆系储氢材料是目前研究比较活跃的两个方向。
其中,锆系储氢材料具有高储氢容量、较低的反应活化度和较好的热稳定性等特点。
研究表明,锆系储氢材料的理论存氢量可以达到2.0wt%,但其反应活化度较低,需要高温才能进行储氢反应。
因此,如何提高锆系储氢材料的反应活化度,是当前研究的热点之一。
而钛系储氢材料则具有较高的反应活化度和储氢速率,但其储氢容量较低,只有1.5wt%左右。
因此,钛系储氢材料的研究主要集中在如何提高其储氢容量和维持其高活性的方向上。
目前,许多研究团队通过改变钛系储氢材料的组成和微观结构,以期望提高其储氢性能。
除此之外,还有一些新型金属氢化物储氢材料也正在被研究。
比如,基于金属有机骨架的储氢材料和基于金属-氧化物的复合储氢材料等,这些新型材料具有较高的储氢容量和热稳定性,但其制备工艺和成本也更加复杂和昂贵。
三、金属氢化物储氢材料的应用前景金属氢化物储氢材料因其高存氢能力、易于操控和储氢稳定性等优点,被广泛应用于氢能、新能源汽车、储能等领域。
储氢技术的发展历史
储氢技术的发展历史储氢技术作为一项重要的能源领域研究内容,经历了漫长的发展历程。
从最早的气体储氢到如今的高压储氢、液态储氢和固态储氢等多种技术手段,储氢技术的发展已经取得了令人瞩目的成就。
储氢技术的起源可以追溯到19世纪。
当时人们第一次发现氢气是一种极其轻巧的气体,并具有高能量密度的特点,便开始探索如何将氢气安全、高效地储存。
最早的储氢方法是通过压缩气体的方式进行,将氢气压缩到容器中,使其具有较高的储氢密度。
这是一种较为简单粗糙的方法,后来逐渐被淘汰。
随着科学技术的进步,人们开始研究液态储氢技术。
液态储氢是将氢气冷却至其临界温度以下而转化为液态,通过在低温下将液态氢气储存于容器中。
液态储氢技术相对于压缩气体储氢技术来说,储氢密度更高,储存效果更好。
然而,液态储氢存在着极低的氢气沸点和高昂的储存成本等问题,限制了其在实际应用中的推广。
随着对储氢技术的不断研究和探索,固态储氢技术逐渐崭露头角。
固态储氢是通过将氢气吸附于固体材料表面或存储于晶格中,实现氢气的储存。
相比于液态储氢和压缩气体储氢,固态储氢技术具有更高的储氢密度和更低的储存成本,被认为是储氢技术的未来发展方向。
近年来,随着氢能源的兴起,储氢技术得到了进一步的突破和应用。
不仅在交通运输领域,储氢技术还应用于能源储备、电力系统调节等方面。
各国纷纷加大对储氢技术的研发投入,推动储氢技术的创新和进步。
未来,随着科学技术的不断发展和创新,储氢技术有望取得更大的突破。
新型材料的研发、储氢技术的集成应用以及储氢设施的规模化建设,将推动储氢技术朝着更加高效、安全、可靠的方向发展。
储氢技术的发展历史证明了人类在探索清洁能源、提高能源利用效率方面的不懈努力。
相信随着时间的推移,储氢技术将在能源转型中扮演着越来越重要的角色,为人类创造更加绿色、可持续的未来。
稀土储氢合金材料发展现状
稀土储氢合金材料发展现状稀土储氢合金材料是一种能够储存和释放氢气的关键材料,具有重要的应用价值。
目前,稀土储氢合金材料的发展已经取得了一定的进展,但仍面临许多挑战。
稀土储氢合金材料的研发始于上世纪80年代,旨在解决氢能源储存与利用的难题。
稀土元素具有较高的储氢能力,可以吸附大量的氢气。
因此,稀土储氢合金材料成为研究的热点之一。
研究人员通过改变稀土合金的成分和结构,以提高其储氢性能,并寻求更高效的储氢材料。
稀土储氢合金材料的发展主要集中在以下几个方面:1. 合金成分的优化:研究人员通过调整稀土元素的含量和配比,探索出更能吸附氢气的合金组成。
例如,LaNi5和LaNi4.5Al0.5合金具有较高的储氢容量和较好的循环稳定性。
2. 结构改进:改变稀土合金的晶体结构和微观形貌,可以提高其储氢性能。
例如,通过合金化处理、球磨和机械合金化等方法,可以制备出具有较大比表面积和更均匀分布的储氢材料。
3. 添加助剂:研究人员发现,通过添加一些助剂,如过渡金属元素、催化剂等,可以显著改善稀土储氢合金材料的储氢性能。
这些助剂可以提高合金的储氢容量、储氢速率和循环稳定性。
4. 纳米结构的制备:利用纳米技术,可以制备出具有纳米结构的稀土储氢合金材料。
纳米材料具有较大的比表面积和更短的扩散路径,有利于氢气的吸附和释放,因此具有更高的储氢性能。
5. 复合材料的研究:将稀土储氢合金材料与其他材料进行复合,可以进一步提高储氢性能。
例如,将稀土合金与多孔材料、碳材料等复合,可以提高材料的储氢容量和储氢速率。
尽管稀土储氢合金材料取得了一些进展,但仍面临许多挑战。
首先,稀土元素的稀缺性使得稀土储氢合金材料的成本较高,限制了其大规模应用。
其次,稀土储氢合金材料的储氢速率和循环稳定性仍需要进一步提高,以满足实际应用的需求。
此外,稀土储氢合金材料的毒性和环境影响也需要引起重视。
稀土储氢合金材料的发展取得了一些进展,但仍面临许多挑战。
未来的研究应继续优化合金成分、改进结构、添加助剂、制备纳米材料和开发复合材料,以提高稀土储氢合金材料的储氢性能。
中国储氢的发展历程
中国储氢的发展历程
中国储氢技术的发展历程经历了多个阶段。
早在19世纪,人们就开始探索如何安全、高效地储存氢气。
最初的气体储氢方法相对简单,但随着科技的不断进步,储氢技术得到了快速发展。
进入21世纪后,中国开始积极布局氢能产业链,并在氢能及燃料电池领域取得了显著进展。
目前,中国已经初步形成了从基础研究、应用研究到示范演示的全方位格局,涵盖了制氢(含纯化)、储运、加注、应用等4个环节。
在储氢技术方面,中国不断推动技术创新和产业升级。
目前,高压储氢、液态储氢和固态储氢等多种技术手段已经得到了广泛研究和应用。
其中,高压储氢技术已经相对成熟,并在一些领域得到了广泛应用。
液态储氢和固态储氢技术也在不断发展中,并有望在未来成为主流储氢技术。
此外,中国还在积极推动可再生能源与氢能的结合,以实现能源结构的转型和升级。
未来,“可再生能源+水电解制氢”有望成为大规模制氢发展趋势。
这将有助于推动氢能产业的快速发展,并为中国实现能源安全和可持续发展提供有力支持。
总之,中国储氢技术的发展历程是一个不断创新和进步的过程。
随着科技的不断进步和应用场景的不断拓展,中国储氢技术将继续得到发展和完善,为氢能产业的快速发展提供有力支撑。
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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。