纳米储氢材料

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纳米储氢电极材料

纳米储氢电极材料

纳米储氢电极材料主要有碳纳米管、镁镍合金和镁钛合金Mg2 Ni纳米晶储氢材料性能:它具有储氢容量高,吸放氢平台好,质量轻,资源丰富等优点,但要能达到实用化的目的就必须解决其在室温下吸放氢动力学性能差,表面容易形成氧化膜等缺点。

目前,在镁基储氢合金的开发研究中,现已有Mg2Ni ,Mg2Cu ,Mg2La系储氢合金,还有一系列的多元MgNi系储氢合金。

制备方法采用机械合金化方法,即使用高能球磨机进行球磨制备1. 采用机械合金化方法制备了Mg Ni 合金粉末,其晶粒度在10nm左右。

2. 在较高的速度下球磨可以使生成Mg Ni 合金的时间提前,完全合金化的过程缩短,还有利于减轻焊合提高球磨效率。

3. 过程控制剂的加入以及循环变速运转可以缓和焊合现象的发生。

4. 初步的研究结果表明:Mg Ni 纳米晶粉末在室温下即可吸氢,贮氢性能较之传统方法制备的材料有显著改善。

传统方法制备的Mg Ni 在温度低于250°C时不产生吸2氢现象,在经历一个前期活化过程之后,吸放氢实验在2508°C~350°C,氢气压力1.5~2.0MPa下完成。

将机械合金化制备的Mg Ni 纳米晶粉末在金属高压系2统进行贮氢性能研究。

称取一定量样品放入反应室中,真空加热除气后,冷却到室温,放入一定量的氢气(氢气纯度大于99 %),观察粉末在室温下的吸氢情况。

储氢碳纳米管碳纳米管CNTs,Carbon Nanotubes 是一种主要由碳六边形弯曲处为碳五边形和碳七边形组成的单层或多层纳米管状材料。

管的内径在几个纳米到几十个纳米之间,长度可达微米量级。

仅有一层石墨片层结构的单层管被称为单壁碳纳米管SWNTs, Single - Walled carbon nantubes ,有多层石墨片alled carbon nan tubes 。

单壁碳纳米管是碳纳米管的一层结构的多层管被称为多壁碳纳米管MWNTs,Multi - W种极限状态,管径较小,直径一般为1~6nm,最小的直径大约为014nm,其结构中的缺陷不易存在,具有较高的均匀性和一致性。

纳米材料在储氢材料中的应用研究

纳米材料在储氢材料中的应用研究

纳米材料在储氢材料中的应用研究随着全球能源危机的日益严重,寻找新型的清洁可再生能源已成为全球人民的共同关注点。

其中,氢能源作为一种绿色、高效的能源形式,备受关注。

然而,氢能源的储存和运输一直是限制其广泛应用的主要难点之一。

传统的气体和液态氢储存方式在储存密度、安全性和可靠性等方面存在诸多问题。

近年来,纳米材料在储氢材料中扮演着越来越重要的角色,被认为是一种重要的氢储存方法。

本文将介绍纳米材料在储氢材料中的应用研究进展。

一、氢能源储存问题氢能源具有高效、清洁、环保等多种优点,是未来燃料的主要候选者之一。

然而,氢能源的储存和运输是目前亟需解决的问题。

传统的气体和液态氢储存方式存在容器体积大、储存密度低、易燃等诸多问题,因此被认为不是可持续的氢储存方法。

而化学吸附和物理吸附则是目前可行的氢储存方案之一。

二、纳米材料储氢原理纳米材料储存氢气的原理主要是物理吸附和化学吸附。

在物理吸附中,氢分子在纳米材料表面被吸附;而在化学吸附中,氢分子与纳米材料中的原子强烈相互作用,形成氢化物。

纳米材料的储氢密度与其表面积有关。

表面积越大,储氢量就越大。

因此,采用纳米材料作为储氢材料可以增加储氢密度,在保持储氢安全的前提下实现高效的储氢。

三、纳米材料在储氢中的应用研究1.金属有机骨架储氢金属有机骨架是一种由金属离子和有机配体组成的三维网状结构。

研究发现,金属有机骨架具有良好的储氢性能。

例如,Mg(OH)-BTB(BTB为2,3,6,7,10,11-三苯基二氮并[1,2-b:4,5-b']二嘧啶的缩写)材料具有较高的氢吸附容量和吸附热,是一种理想的氢储存材料。

2.纳米孔道材料储氢生物学家正在对许多纳米孔道材料开展深入研究。

目前,已开发出许多独特的纳米孔道材料,例如碳纤维、氧化锆等。

这些材料具有很高的表面积和孔体积,因此可以容纳大量的氢分子。

研究发现,一些材料,如MIL-101材料,可实现高达5.5 wt%的氢储存容量。

基于纳米技术的储氢材料研究和应用

基于纳米技术的储氢材料研究和应用

基于纳米技术的储氢材料研究和应用随着能源消耗的加速和环保意识的抬头,储氢技术已经成为了重要的节能环保技术之一。

然而,当前还没有一种较为完美的储氢材料方式出现,需要通过科技创新来解决这一难题。

而基于纳米技术的储氢材料研究和应用便是最具安全、稳定性和储氢含量的新型材料,下文将介绍其特点和应用前景。

一、纳米技术储氢材料简介一般来说,储氢的材料大致可以分为三类:压缩氢气储存方法、液态储氢方法及固态储氢方法。

而纳米技术储氢材料便属于以固态储氢为主的一种新型材料方式。

它采用了纳米晶和多孔材料的优势,可以特别有效地储存和释放氢气,拥有更大的储氢密度。

因此,纳米技术储氢材料的出现,将会极大地改变当前的储氢体系,推动未来产业的创新。

二、纳米技术储氢材料的特点纳米技术储氢材料具有以下几个特点:1. 储氢量大与传统储氢方式相比,基于纳米技术的储氢材料储氢量较大,能够在相同体积和重量的情况下储存更多的氢气,为储氢技术的大规模应用打下了基础。

2. 更加安全其特殊的纳米结构可以有效地降低氢气释放的压力和温度,提升储氢材料的安全性。

而固态储氢还可以避免液化和压缩气体对储存设备的污染和腐蚀问题,减轻了储氢周期负载的难度。

3. 操作简便纳米技术储氢材料具有操作简单、使用方便的特点。

它可以使用相对简单和低成本的装置进行储氢,不需要过于复杂和昂贵的储氢设备。

这也为工业和民用储氢提供了更加便利和实用的选择。

三、纳米技术储氢材料的应用前景1. 汽车行业在当前汽车制造业中,探究替代燃料和减少尾气污染是一个长期的趋势。

而纳米技术储氢材料正是应用于这种新型能源的最有前景的储氢材料之一。

未来,用纳米技术储氢材料储制氢燃料的汽车的研究和应用,无疑将有力促进整个汽车行业技术的升级和发展。

2. 能源存储行业能源存储是保障能源稳定性和优化能源利用的重要方向。

而纳米技术储氢材料的出现,则可以为能源存储提供具有成本优势和储量优势的替代方案。

未来,纳米技术储氢材料应用于储能领域的探索和实践也必将得到广泛的开发和应用。

纳米镁碳复合储氢材料制备的研究

纳米镁碳复合储氢材料制备的研究

纳米镁碳复合储氢材料制备的研究最近几年,纳米镁碳复合材料储氢技术受到了广泛的关注,它已经成为节能减排和绿色环保的一项重要技术。

由于具有很高的容重、低的质量损失、结构密实和可再利用性等优点,纳米镁碳复合材料储氢技术在工业上得到了广泛的应用。

本文旨在研究纳米镁碳复合材料制备方法,并通过实验分析其储氢性能及其影响因素,旨在为研究纳米镁碳复合材料储氢技术提供理论和实验支持。

纳米镁碳复合材料储氢技术是一种新型的储氢技术,其中最常见的储氢材料是纳米镁碳复合材料,该材料具有尺寸小、重量轻、抗氧化性能好和高储氢容量等优点。

然而,目前尚不清楚纳米镁碳复合材料的制备方法及其影响储氢性能的因素。

因此,研究纳米镁碳复合材料的制备方法及其影响储氢性能是研究纳米镁碳复合材料储氢技术的重要部分。

目前,研究人员使用多种方法来制备纳米镁碳复合材料。

其中一种常见的方法是采用溶液法来合成纳米镁碳复合材料,在此方法中,将镁酸盐、碳和酸溶液混合,然后将混合物在高温下反应,以得到纳米镁碳复合材料。

研究表明,纳米镁碳复合材料储氢性能受多种因素的影响,其中最主要的是镁离子比例、温度、pH值和沉淀时间等。

当这些因素满足一定条件时,纳米镁碳复合材料具有良好的储氢性能。

此外,实验也表明,纳米镁碳复合材料的储氢效率受其表面结构、反应活性表面的影响,可以通过改变表面结构来改善其储氢效率。

此外,通过改变溶液中镁离子含量或添加另一种活性催化剂可以提高材料的储氢效率。

综上所述,研究纳米镁碳复合材料储氢性能非常重要,在储氢技术中受到了广泛的应用。

因此,研究人员需要综合考虑制备纳米镁碳复合材料时的条件及其影响储氢性能的因素,以掌握这种材料的储氢性能,并为研究纳米镁碳复合材料储氢技术提供理论和实验支持。

总之,研究纳米镁碳复合材料制备方法及其影响储氢性能的因素,是研究纳米镁碳复合材料储氢技术的重要内容之一,为深入研究节能减排和绿色环保技术提供了重要理论和实验支持。

纳米储氢合金制备方法

纳米储氢合金制备方法

纳米储氢合金制备方法一、化学气相沉积法化学气相沉积是一种常用的制备纳米材料的方法,通过控制反应条件,如温度、压力、气体流量等,可以在较低的温度下制备出高纯度的纳米材料。

该方法可用于制备纳米储氢合金,通常将合金材料放置在高温炉中,通入氢气等反应气体,通过化学反应生成储氢合金纳米颗粒。

二、物理气相沉积法物理气相沉积法是一种制备纳米材料的方法,通过将材料加热到熔融状态后迅速冷却,再通过物理方法将固态颗粒分散到气体中,形成纳米颗粒。

该方法可用于制备纳米储氢合金,通常将储氢合金材料加热到熔融状态,再通过物理方法将熔融状态的合金分散到气体中,形成纳米颗粒。

三、溶胶凝胶法溶胶凝胶法是一种制备纳米材料的方法,通过将前驱体溶液在恒温下进行水解和聚合反应,形成溶胶,再将溶胶干燥、烧结后得到纳米材料。

该方法可用于制备纳米储氢合金,通常将前驱体溶液混合储氢合金元素,通过水解和聚合反应形成溶胶,再将溶胶干燥、烧结后得到纳米储氢合金。

四、微乳液法微乳液法是一种制备纳米材料的方法,通过将两种互不相溶的溶剂混合在一起,形成微乳液,再通过控制反应条件制备出纳米颗粒。

该方法可用于制备纳米储氢合金,通常将储氢合金元素溶解在油性溶剂中,再与水性溶剂混合形成微乳液,通过控制反应条件制备出纳米储氢合金。

五、机械合金化法机械合金化法是一种制备纳米材料的方法,通过将金属粉末在高能球磨机中球磨一定时间,使粉末颗粒细化并发生固态反应形成合金粉末。

该方法可用于制备纳米储氢合金,通常将储氢合金元素粉末放入球磨机中球磨一定时间,使粉末颗粒细化并发生固态反应形成纳米储氢合金粉末。

六、高能球磨法高能球磨法是一种制备纳米材料的方法,通过将金属粉末和研磨球在高能球磨机中球磨一定时间,使粉末颗粒细化并发生固态反应形成合金粉末。

该方法可用于制备纳米储氢合金,通常将储氢合金元素粉末放入球磨机中球磨一定时间,使粉末颗粒细化并发生固态反应形成纳米储氢合金粉末。

七、电解还原法电解还原法是一种制备纳米材料的方法,通过电解熔融盐中的金属离子并在阴极上还原生成金属或合金。

纳米材料在氢气储存中的应用研究

纳米材料在氢气储存中的应用研究

纳米材料在氢气储存中的应用研究一直是材料科学领域备受关注的热点之一。

随着能源存储和转化技术的迅速发展,氢气作为一种清洁、高效能源的重要载体,在氢燃料电池、氢能源存储等领域具有巨大的潜力。

然而,氢气的低密度和高压储存的困难性限制了其在实际应用中的广泛推广。

纳米材料的独特结构和性能使其成为解决氢气储存难题的有力工具。

本文将从纳米材料在氢气吸附、贮存和释放等方面的应用研究进行探讨,旨在深入分析纳米材料在氢气储存中的潜在机制和挑战,为相关领域的研究提供新的思路和方法。

一、纳米材料在氢气储存中的应用现状近年来,科研人员对纳米材料在氢气吸附、贮存和释放方面的研究取得了许多重要进展。

纳米材料具有较高的比表面积和丰富的表面活性位点,可以提高氢气的吸附和贮存效率。

例如,纳米孔道结构材料、纳米合金材料、纳米多孔材料等均显示出良好的氢气储存性能。

纳米材料的优异性能主要源于其尺寸效应、表面效应和量子效应等方面的特点。

通过调控纳米材料的结构和组成,可以有效提高其氢气储存性能,为氢能源的应用和推广提供了可靠的技术支持。

二、纳米材料在氢气吸附方面的研究进展纳米材料在氢气吸附方面的研究主要关注材料的吸附量、吸附速率和吸附能等性能。

纳米材料的高比表面积和孔隙结构能够有效增强氢气分子与材料表面的相互作用,提高氢气吸附量。

同时,纳米材料的多孔结构和导电性能也对氢气吸附性能有重要影响。

近年来,研究人员发现利用碳纳米管、石墨烯等纳米材料作为氢气吸附介质具有极大的潜力。

这些纳米材料不仅具有优异的吸附性能,还具备良好的导电性和机械性能,为实现高效的氢气储存和传输提供了新思路。

三、纳米材料在氢气贮存方面的研究进展纳米材料在氢气贮存方面的研究主要涉及材料的储氢容量、热力学稳定性和循环稳定性等性能。

纳米材料的孔隙结构和表面活性位点是影响其储氢容量的关键因素。

通过调控纳米材料的结构和成分,可以实现高储氢容量和快速的氢气释放速率。

此外,纳米材料的热力学稳定性和循环稳定性也是实现长周期稳定贮氢的重要保障。

储氢材料分类

储氢材料分类

储氢材料分类目前储氢材料有金属氢化物、碳纤维碳纳米管、非碳纳米管、玻璃储氢微球、络合物储氢材料以及有机液体氢化物。

下面仅就合金、有机液体以及纳米储氢材料三个方面对储氢材料加以介绍。

一,合金储氢材料储氢合金是指在一定温度和氢气压力下,能可逆的大量吸收、储存和释放氢气的金属间化合物,其原理是金属与氢形成诸如离子型化合物、共价型金属氢化物、金属相氢化物-金属间化合物等结合物,并在一定条件下能将氢释放出来。

合金作为储氢材料要满足一定的要求,首先其氢化物的生成热要适当,如果生成热太高,生成的氢化物过于稳定,释放氢时就需要较高的温度.而如果生成热太低,则不易吸收氢。

其次形成氢化物的平衡压要适当,最好在室温附近只有几个大气压,便于吸放氢,而且要吸放速度快,这样才能够满足实际应用的需求。

另外合金及其氢化物对水、氧和二氧化碳等杂质敏感性小,反复吸放氢时,材料性能不至于恶化。

而且,储氢材料的氢化物还要满足在存储与运输过程中性能可靠、安全、无害、化学性质稳定等条件。

现在已研究的并且符合上述要求的有镁系、稀土系、钛系和锆系等。

在上述储氢材料中,镁系储氢合金具有较高的储氢容量,而且吸放氢平台好、资源丰富、价格低廉,应用前景十分诱人。

镁可直接与氢反应,在300—400℃和较高的压力下, 反应生成Mg和H2反应生成MgH2: Mg + H2= MgH2 △H=-74.6kJ/mol。

MgH2理论氢含量可达7.6% , 具有金红石结构, 性能较稳定, 在287 ℃时分解压为101.3kPa。

由于纯镁的吸放氢反应动力学性能差, 吸放氢温度高, 所以纯镁很少被直接用来储存氢气,为此人们又开始研究镁基储氢合金材料。

到目前为止, 人们已对300多种重要的镁基储氢合金材料进行了研究。

二,液态有机物储氢材料有机液体氢化物贮氢是借助不饱和液体有机物与氢的一对可逆反应, 即加氢和脱氢反应来实现的。

加氢反应时贮氢,脱氢反应时放氢, 有机液体作为氢载体达到贮存和输送氢的目的。

纳米储氢材料研究

纳米储氢材料研究

图 2-4 提升压力后储能密度变化[6] 然而,考虑到国际能源署(IEA)提出的目标是质量储氢密度大于 5%、体积 储氢密度大于 50kg H2/m3,并且放氢温度低于 423K,循环寿命超过 1000 次。以 及,美国能源部(DOE)提出的目标是到 2010 年不低于 6.5%和 62kg H2/m3,车 用储氢系统的实际储氢能力大于 3.1kg(相当于小汽车行驶 500km 所需的燃料)。 例如,日本丰田公司于 2014 年 12 月 15 日在日本正式上市 Mirai 燃料电池汽车, 采用储氢罐的储氢压力为 70MPa,储氢的质量百分比达到 5.7wt%,也只是刚好 接近美国 DOE 提出的 2010 年的储氢目标。所以为了达到 2015 年美国能源部关 于车载储氢系统的技术与经济指标,必须寻找其他高效经济的储氢技术[6]。
表 2-2 2010-2015 年美国能源部关于车载储氢系统的技术与经济指标 [6]
2.2.2 液化储氢技术
液化储氢技术是将纯氢冷却到 52.6K 使之液化,然后装到“低温储罐”中储 存。为了避免或减少蒸发损失,储罐必须是真空绝热的双层壁不锈钢容器,双层 壁之间除保持真空外还要放置薄铝箔来放置辐射。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么,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 储罐体积较大,因此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。2000 年,美国通用公司在北京展出其带有液氢储罐的轿车,其整个储氢系 统质量为 95kg,可以储氢 5kg。储氢质量密度和体积密度分别为 5.1%和 36.6kg/m3[7]。
1.1 燃料电池汽车的发展概况 目前世界汽车保有量正以每年 3000 万辆的速度递增,并已接近 10 亿辆,预

碳纳米管储氢材料合成与制备

碳纳米管储氢材料合成与制备
发现:
碳纳米管是日本NEc公司基础研 究实验室的电镜专家博士于1991年 在电弧蒸发石墨电极制备C60的实 验产物中意外发现的,由于它表现 出奇异的力学、电学及磁学性质, 可望作为结构增强材料、纳米器件, 场发射材料、催化剂载体、电磁屏 蔽材料、吸渡材料等而在众多领域 获得广泛应用,
根据构成管壁碳原子的层数不同, 碳纳米管 CNT 可分为单壁纳米碳 管 SWNT 和多壁纳米碳管 MWNT ,
这类材料具有储氢方式简单、吸放氢容易等优点,物理吸附 类材料尽管储氢量较化学吸附类材料低,但其可通过压力控制 而达到较高的瞬时氢脱附量,其作为车载动力储氢材料,拥有化 学吸附类材料无法比拟的优势,如果能开发出在常温下具有较 高储氢量的物理吸附类材料,将对未来以氢为动力的移动装置 产生重要影响,
三、以碳纳米管储氢材料为例

1 从实验和理论两方面着手,搞清楚影响储氢的关键因
素和相应机理,包括储氢材料的组织结构、化学组成、表面性
质及制备方法等,为新材料的发展提供理论基础;

2 规模化储氢技术是氢能能否走向实用化的关键,因此
开拓适应规模化生产的新型制备方法,也应该成为研究的一个
重要研究领域;

3 将氢气的储存—释放系统作为整体,研究储氢材料的
2、储氢原理:
3、碳纳米管的制备方法
•电弧法、激光蒸发 法:
所制备碳纳米管管直 且结晶度高, 一般为 单壁碳纳米管, 但产 率较低, 常常混有大 量的杂质 如: 石墨 碎片、无定形碳和纳 米碳颗粒等 ,可通过 酸或碱处理,对碳纳 米管进行分离提纯, 去除这些杂质,
•催化裂解法:
•化学气相沉积法:
通过对碳纳米管进行适当的表面处理, 进一步改善 其孔结构及表面特性, 同样有望达到更高的储氢量,采 用阳极氧化铝模板负载Ni催化剂制备高密度碳纳米管阵 列, 这种方法所制备的碳纳米管的管径能达到100nm,且 管壁很薄、很均匀,管形很直,长径比在1000以上,同时 可以通过各种手段控制好模板的孔径,从而达到控制碳 纳米管的管径

mofs 纳米团簇 储氢

mofs 纳米团簇 储氢

mofs 纳米团簇储氢
MOFs(金属有机框架)是一类具有高度可控结构和大孔隙的晶体材料,由金属离子或簇团与有机配体组装而成。

MOFs在储氢领域具有潜力,因为它们可以提供高表面积和丰富的孔隙结构,有利于吸附和储存氢气。

纳米团簇是指由几个原子或离子组成的超小尺寸结构。

纳米团簇在储氢领域也引起了广泛关注,因为它们具有较大的比表面积和更高的氢吸附能力。

将MOFs与纳米团簇结合起来,可以进一步增强储氢性能。

通过调控MOFs的结构和选择合适的纳米团簇,可以实现更高的氢吸附容量、更快的吸附/解吸速率和更低的吸附温度。

这些特性使得MOFs纳米团簇成为潜在的高效储氢材料。

然而,需要指出的是,目前在MOFs纳米团簇储氢方面仍存在一些挑战,如团簇的合成和稳定性、团簇与MOFs的界面相互作用等。

未来的研究将进一步探索这些问题,并努力开发出更加可靠和高效的MOFs纳米团簇储氢材料。

用于氢储存的纳米多孔金属有机骨架材料的研究

用于氢储存的纳米多孔金属有机骨架材料的研究

用于氢储存的纳米多孔金属有机骨架材料的研究随着全球化与工业化的发展,人们对于清洁、高效、可再生能源的需求越来越迫切。

而氢能作为一种干净的能源,已经成为了当今的研究热点。

而氢气的储存是氢能使用的一个非常关键的环节,而纳米多孔金属有机骨架材料(MOFs)则被广泛认为是一种很有潜力的氢气储存材料。

MOFs的研究起源于20世纪50年代,但是在当时由于材料较为单一、合成难度高等原因,其应用十分有限。

随着纳米技术的不断发展,新型MOFs不断涌现,其具备有规整的大孔径结构、高的比表面积、可控的孔径大小和能够与各种气体进行化学吸附等特点。

研究表明,MOFs不仅可以用于氢气的储存,同时也具有气体分离、催化反应、光催化等不同的应用价值。

尤其是对于氢气的储存,在化学吸附与物理吸附两个机理中,MOFs更倾向于采用化学吸附的方式,其储存效率大大提高。

目前,国际上,物理吸附和化学吸附两种本质不同的氢储存方式已被广泛研究,但是二者都存在着优缺点。

物理吸附法储氢容易实现,但需要较高的压力,空间利用率低,储存密度小。

而化学吸附法储氢则具有储存密度高、空间利用率高等优点,但需要较高的温度与氢气压力才能进行氢气的释放,同时也容易受到材料的毒性和稳定性等问题的影响。

但是,MOFs的应用能够弥补上述两种方式的不足之处,其可以在较低的温度和压力下储存氢气,并且仅需要较小的体积就可以实现高密度氢气储存。

MOFs的储存密度也可以达到6%~7%,比物理吸附法高出10倍以上。

MOFs的研究也并未止步于此,其在不断发展与完善之中。

研究人员在实验中也探索了加入不同分子与表面修饰等手段以改善材料的储氢效果。

例如,在实验中,通过掺杂金属或非金属结构单元可以提高材料的储氢量,这些方法也已经被广泛地应用于MOFs的研究之中。

除此之外,MOFs的结构也得到了大幅度改善。

如有机金属骨架的加入效果更显著,可以有效地增加材料的稳定性,使其更加适合高压氢气贮存等工业应用。

纳米材料和纳米复合物在储氢,纳米复合高分子,功能材料中的应用

纳米材料和纳米复合物在储氢,纳米复合高分子,功能材料中的应用

纳米材料和纳米复合物在储氢,纳米复合高分子,功能材料中的应用MG0424078 李晓伟1.储氢氢能是人类未来的理想能源,具有热值高,资源丰富,无污染,应用范围广等特点。

而氢能的储存是氢能应用的前提,许多国家都对储氢技术展开了深入的研究。

储氢方法可分为物理法和化学法,常用的包括高压压缩储氢、深冷液化储氢、活性炭吸附储氢、金属氢化物储氢、无机化合物储氢、有机液态氢化物储氢等。

下面主要介绍纳米材料和纳米复合物在储氢中的应用,主要有两种应用。

1. 1 碳纳米材料在储氢中的应用1991年5月,日本的Iijima发现了碳纳米管[1],由此揭开了对碳纳米材料的广泛研究。

碳纳米材料包括碳纳米管和碳纳米纤维。

碳纳米管又包括单壁碳纳米管(SWNF Single Walled Carbon Nanotubes)和多壁碳纳米管(MWNF Multi Walled Carbon Nanotubes)。

由于它们具有非常高的比表面积及一些常规材料所不具备的特异效应和性能,因此这种碳纳米材料有望为储氢提供一条有效的途径。

V. Likholobov[2]等报道了碳纳米纤维的吸附热和亨利系数随着吸附质分子尺寸的少量减少而迅速增大的结果,这与常规活性炭的吸附特性正好相反。

因此表明碳纳米纤维有可能对小分子氢显示超常吸附。

Dillon[3]等报道单壁碳纳米管对氢的吸附量比活性炭大的多,其吸附热也约为活性炭的5倍。

同时他们用1mg 含0.1-0.2%(质量分数)单壁纳米碳管的碳烟尘,并用20%(质量分数)左右的钴微粒进行催化,在0℃下样品的储氢能力达5%(质量分数)。

Chambers[4]等人实验发现石墨纳米纤维在120 atm、25℃,每克可吸收氢气20L(STP)。

当样品室的压强降至大气压时,储存的大部分氢气可以被释放出来。

Chambers把石墨纳米纤维的良好储氢性能归结为石墨纳米纤维结构中的独特晶状排列(crystalline arrangement)。

纳米碳镁基固态氢存储材料

纳米碳镁基固态氢存储材料

纳米碳镁基固态氢存储材料说到氢气,大家是不是第一反应就是那些科幻电影里的飞行器、清洁能源?对,就是那个号称“未来能源”的氢气,听起来是不是很高大上?不过呢,要想让氢气成为我们日常生活中的得力助手,首先得解决一个问题——怎么把氢气存储起来。

咱们不能总是用气瓶放吧?要是碰上个不小心,爆炸什么的,不知道的还以为电影情节呢。

所以,现在的科学家们就想了一个办法——用纳米碳镁基材料来做固态氢存储。

你可能会想,“这是什么鬼东西?”其实啊,纳米碳镁基材料是由两种成分组成的,一个是碳,另一个就是镁。

碳,大家都知道,常见的有石墨、炭黑这些东西;镁呢,就是我们常用的合金材料,轻得让人看了都觉得不靠谱。

不过,你别小看它们,这两个东西合起来做材料,效果杠杠的。

那为什么要用纳米碳镁基材料呢?这里面有个大秘密!纳米材料的表面积大得吓人,就像一块海绵,它能吸收好多氢气。

你想象一下,如果你有一块超大超大的海绵,能够吸水的地方越多,水吸得越多,氢气也一样,表面越大,氢气吸得就越多。

这样,氢气就能存储在固态材料中,不会乱跑,随时随地都能用。

而镁,它的特点是可以与氢气发生化学反应,形成固态氢化物,就好像氢气被镁“锁住”一样,稳定得很。

说起来,这种固态存储的技术就像是把氢气放进了一个“牢笼”,而这个牢笼又特别轻,能随身携带。

你想啊,像现在的电动车,氢气就可以作为动力源;要是能把氢气存储在小巧、稳定的材料里,这样的电动车岂不是飞起来了?再加上它能量密度高,充电快,反应又干净,简直是未来的交通工具呀。

可是,问题来了。

虽然这种方法听起来棒极了,可是实际操作起来并不那么简单。

镁和氢气结合得虽然牢固,但要让它们在合适的条件下释放出来也不容易。

要是环境条件不对,可能就成了“死物”了,根本释放不了氢气,白搭。

所以科学家们也在研究,怎么调整这个材料的结构,让它在需要的时候能快速释放氢气,而不是等到某一天才想起来:“哦,今天该放氢气了!”你看看,科学家们真是一个个的像大厨一样,调味的技术得够高,既得让镁和氢气“亲密接触”,又得保证它们不会“失控”。

氢能源与新型纳米储氢材料

氢能源与新型纳米储氢材料

氢能源与新型纳米储氢材料摘要:本文介绍了新能源战略下储氢材料的发展,其中单壁碳纳米管和碱金属掺杂的碳富勒烯具有特别好的应用前景。

关键词:单壁碳纳米管;储氢材料;;化学吸附单壁碳纳米管(Single-Walled Carbon Nanotubes,简称为SWCNs)和富勒烯(其分子是由60 个碳原子形成的像足球样的结构,所以也称足球烯)仅在十几年前才问世,由于其特有的机械学、电学及化学性质,从一出现就吸引了众多纳米材料科学家的眼球。

在结构上,SWCNs 可看作是由单层的石墨片卷成的具有纳米尺度直径的微小圆管。

在力学上,它具有100 倍的钢铁的比强度。

因而已被设想作为未来去太空旅游使用的提升缆绳。

在电学上,它具有类似金属或半导体的电导特性。

由此可衍生出大量的微电子学器件。

在化学上,能以其外表面作为化学合成的基质,催化合成许多的超分子化合物;也能以其管腔为基础合成多种单晶纳米线。

然而,近几年SWCNs 在储氢材料方面的应用研究已是异军突起,独树一帜。

氢能源是各国未来能源战略的重点。

最近,Nikitin 等和Chandrakumar等的研究,已经发现SWCNs 和碱金属原子掺杂的富勒烯具有特别高的重量比储氢容量。

这一成果已经为氢燃料汽车走向实用而打下了坚实的基础。

1.新的氢能源战略煤炭、石油、天然气等都属于不可再生性的化石类能源。

科学家们预言这些主要化石类能源资源将在未来数十年至数百年内枯竭。

除了面临化石能源的枯竭威胁外,来自环境保护方面的压力也超来超大。

现在人类每年消耗的化石类燃料所排放的大量二氧化碳等气体,严重地影响了人类生存的星球环境。

值得庆幸的是,经过多年研究科学家们已经发现最清洁的可再生性能源——氢能源。

近10 多年来发达国家高度重视,我国近年来也投入巨资进行相关技术开发研究。

氢有望成为化石类燃料的最好替代能源,其具有许多优点:其一,氢是自然界中最普遍的元素,来源非常丰富,若能利用太阳能从水中制取氢,资源取之不尽,用之不竭。

纳米储氢材料的制备与应用研究

纳米储氢材料的制备与应用研究

纳米储氢材料的制备与应用研究一、纳米储氢材料概述纳米储氢材料是指具有大比表面积、高密度氢质量、针状或多孔结构的材料。

目前常用的纳米储氢材料有活性炭、氧化物、金属有机骨架材料(MOF)等。

这些材料可以通过特定工艺制备,以提高其储氢性能,应用于氢能源存储、传输和利用等领域。

二、纳米储氢材料的制备1. 活性炭制备活性炭是一种常见的纳米储氢材料,制备方法通常包括碳化、氧化、活化等步骤。

其中,碳化是指将有机物转化为炭质材料的过程,氧化是指将碳质材料氧化为含氧组分的材料,活化是指在一定温度下用氧化剂或Carboneous源使材料表面溶解,形成大量孔洞。

2. 氧化物制备氧化物通常指金属或硅等元素与氧化合物形成的物质,如Al2O3、TiO2等。

在制备过程中,通常采用溶胶凝胶法或水热法等方法。

其中,溶胶凝胶法是指将有机物或无机物与水或其他环境中的物质混合,形成网状凝胶体后,经高温或高压缩成制品的方法。

水热法是指通过溶解金属离子并在一定温度下进行反应,形成氢氧化物或氧化物制品的方法。

3. 金属有机骨架材料制备金属有机骨架材料是一种通过金属离子与有机分子形成稳定的骨架结构,并在骨架空隙中填充储氢材料的材料。

目前,制备金属有机骨架材料的方法包括溶液或气相合成法、模板法、绿色化学法等。

三、纳米储氢材料应用研究1. 氢能源存储纳米储氢材料在氢能源存储中具有广泛应用。

目前,纳米储氢材料在氢气液化、压缩和固态储氢等多种形式的氢储存中都得到了应用。

例如,在氢气液化中,富勒烯和活性炭等材料可以作为填充材料来提高氢气的密度;在氢气压缩中,金属有机骨架材料可以作为填充材料来提高氢气储存密度。

2. 氢能源传输纳米储氢材料在氢能源传输中也得到了应用。

目前,在氢燃料电池技术中,纳米储氢材料可以作为电极材料来提高燃料电池的效率和稳定性。

3. 氢能源利用纳米储氢材料在氢能源利用中也具有广泛应用。

目前,氢燃料电池等技术已被用于汽车等领域,并得到了广泛关注。

纳米材料的储氢性能研究

纳米材料的储氢性能研究

纳米材料的储氢性能研究随着全球能源需求的不断增长和对环境污染的关注,寻找可再生、高效能源的研究变得尤为重要。

在这个背景下,纳米材料作为一种具有巨大潜力的材料种类,引起了广泛关注。

其中,纳米材料在储氢技术方面的应用研究备受关注。

本文将探讨纳米材料在储氢性能方面的研究进展,并为未来研究方向提供一些建议。

一、纳米材料的储氢原理纳米材料在储氢方面具有出色的性能。

这是由于纳米材料具有大比表面积和高扩散速率等特点所导致的。

当气体分子进入纳米材料结构时,由于其大比表面积,分子能够充分接触到材料表面,从而增加了吸附的机会。

同时,纳米材料具有较高的晶界能量,使得氢分子可以更容易地进出纳米材料,从而提高了储氢速率。

因此,纳米材料具有更高的储氢容量和降低储氢压力的潜力。

二、纳米材料在储氢材料方面的应用1. 碳基纳米材料碳基纳米材料是一种重要的纳米材料种类,在储氢领域具有广泛的应用价值。

其中,纳米碳管是一种具有良好的储氢性能的纳米材料。

由于其显著的比表面积和独特的空洞结构,纳米碳管具有出色的吸附能力和高储氢容量。

另外,石墨烯也是一种研究热点,它具有二维的结构和大面积的蜂窝状孔洞结构,为储氢提供了广阔的空间。

2. 金属基纳米材料金属基纳米材料是另一类具有潜力的储氢材料。

例如,纳米镁和纳米铝等金属材料具有较高的比表面积和很好的导热性能,使其具备优异的储氢性能。

此外,纳米合金材料也是受到广泛研究的领域,通过调控不同金属的比例和尺寸等参数,可以实现优化的储氢性能。

三、纳米材料在储氢性能研究中的挑战尽管纳米材料在储氢性能方面表现出优异的潜力,但仍然面临一些挑战和难题。

首先,纳米材料的制备和工艺需要更高的成本和技术条件。

同时,纳米材料在储氢过程中可能面临氢反应动力学慢、储氢容量损失等问题。

此外,纳米材料的稳定性和循环寿命也需要进一步的改进。

四、未来研究方向和展望为了进一步提高纳米材料的储氢性能,在未来的研究中,应该重点关注以下方面:1. 发展更多种类、更高效的制备方法,以降低纳米材料的成本和提高制备效率;2. 对纳米材料在储氢循环过程中的性能进行更加深入的研究,以了解其储氢机理,并改进其循环寿命和储氢容量;3. 基于计算模拟和理论分析,寻找并优化纳米材料的储氢性能;4. 探索纳米材料与其他材料的复合应用,以提升储氢性能;5. 加强纳米材料的稳定性研究,延长其在储氢系统中的寿命。

储氢碳纳米管复合材料性能及其应用

储氢碳纳米管复合材料性能及其应用

储氢碳纳米管复合材料性能及其应用首先,储氢碳纳米管复合材料具有较高的储氢容量。

碳纳米管具有丰富的孔隙结构和大比表面积,可以提供更多的吸附位点,从而提高储氢量。

同时,储氢材料能够以物理吸附或化学反应的方式储存氢气,进一步增加氢气的储存量。

因此,储氢碳纳米管复合材料相比单一材料具有更高的储氢容量。

其次,储氢碳纳米管复合材料具有较快的氢气吸附/解析速度。

碳纳米管具有独特的管状结构和疏松的孔隙结构,可以提供较大的氢气扩散通道,从而加快氢气的吸附和解析速度。

此外,储氢材料的选择和设计也可以进一步提高吸附/解析速度。

此外,储氢碳纳米管复合材料具有较低的储氢温度和压力要求。

由于碳纳米管和储氢材料的特殊结构和性质,在较低的温度和压力下,储氢碳纳米管复合材料即可实现氢气的吸附和解析,提高了储氢系统的效率和安全性。

储氢碳纳米管复合材料的应用潜力巨大。

首先,储氢碳纳米管复合材料可以应用于氢燃料电池车辆。

碳纳米管提供了较高的储氢容量和快速的氢气吸附/解析速度,能够满足氢燃料电池车辆对高能量密度和快速加注的需求。

其次,储氢碳纳米管复合材料还可以应用于便携式能源储存装置。

由于碳纳米管具有轻质、高强度和良好的电导性能,所以储氢碳纳米管复合材料可以制备成轻便且高效的能源储存装置。

此外,储氢碳纳米管复合材料还可以应用于其他领域,如航空航天、储能等。

综上所述,储氢碳纳米管复合材料具有较高的储氢容量、较快的氢气吸附/解析速度、较低的储氢温度和压力要求等优点,具有广泛的应用前景。

随着材料科学和纳米技术的不断发展,储氢碳纳米管复合材料有望在能源领域得到更为广泛的应用。

新型复合纳米储氢材料的研制以及储氢特性的研究的开题报告

新型复合纳米储氢材料的研制以及储氢特性的研究的开题报告

新型复合纳米储氢材料的研制以及储氢特性的研究的开题报告一、研究背景及意义随着全球能源资源的日益减少和环境问题的严重性逐渐普及,寻找一种可持续发展的清洁能源已成为当今世界发展的重大课题。

储氢技术作为一种潜在的能源储存和利用方式,正在成为人们广泛关注的焦点。

储氢技术以其高效、安全、环保等优点,逐渐成为未来能源储存和利用的重要技术手段之一。

如何开发性能更优、稳定性更高的储氢材料,成为储氢技术领域的挑战之一。

当前,储氢材料的种类较多,但普遍存在着储氢容量小、反应速度慢、安全性低等问题。

为了实现高效安全的氢气储存,科研人员开始研制新的复合纳米储氢材料。

复合纳米材料的优点在于其表面积大、催化活性高、反应速率快等优点,并可以使用多种方法制备成各种形式的储氢材料。

因此,针对复合纳米材料储氢应用的研究应受到重视。

本研究旨在开发新型复合纳米储氢材料,探究其储氢特性及应用前景。

选择研制适宜储氢的金属氧化物-碳复合纳米材料,探究其制备工艺及性能改进。

为了提高材料的储氢性能,通过表面修饰剂的加入等方法进行改性,尝试增加储氢容量、降低吸放氢的温度、提高化学吸附能力等。

二、研究内容1. 选择合适的化合物和合成方法,制备复合纳米材料。

2. 优化制备方法,研究不同掺杂物、不同形态的纳米材料的储氢性能,提高材料的储氢容量和结构稳定性。

3. 研究复合纳米材料的储氢特性,包括其吸放氢速率、储氢容量等参数,与市面上同类型材料进行比较分析。

4. 分别采用XRD、SEM、TEM、TG-DSC、N2吸附-脱附等多种手段对纳米复合材料进行表征。

三、预期目标1. 研究开发一种性能优良的新型储氢材料。

2. 系统掌握复合纳米材料的创制方法及储氢性能研究方法,可根据需要进行定制研发。

3. 推进储氢技术的发展,提高储氢材料的性能和应用。

四、研究方法1. 采用合成化学合成方法、高能球磨法等合成复合纳米材料。

2. 通过XRD、SEM、TEM、TG-DSC等多种手段对复合纳米材料进行表征。

固体储氢 纳米

固体储氢 纳米

固体储氢纳米固体储氢纳米随着全球能源危机的日益严重,人们对于替代能源的需求也越来越迫切。

而氢能作为一种清洁、高效的能源形式,备受关注。

然而,氢气的储存一直是一个难题。

近年来,固体储氢纳米作为一种新型的储氢材料,备受研究者们的关注。

固体储氢纳米是一种将氢气储存在纳米尺度材料中的新型储氢技术。

与传统的氢气储存方式相比,固体储氢纳米具有很多优势。

首先,固体储氢纳米可以实现高密度储氢。

由于纳米尺度材料具有较大的比表面积,因此可以提供更多的储氢表面,从而实现更高密度的氢气储存。

其次,固体储氢纳米具有较好的安全性。

由于氢气是一种易燃易爆的气体,在传统的氢气储存方式中存在一定的安全隐患。

而固体储氢纳米将氢气储存在固体材料中,可以有效降低安全风险。

此外,固体储氢纳米还具有较长的储氢周期和良好的循环稳定性,可以满足实际应用的需求。

固体储氢纳米的研究主要集中在寻找合适的储氢材料和改进储氢性能。

目前,常用的固体储氢纳米材料包括金属氢化物、碳基材料和金属有机骨架材料等。

金属氢化物是一类具有良好储氢性能的材料,可以实现较高密度的氢气储存。

碳基材料则因其良好的导电性和导热性,以及较高的比表面积,成为固体储氢纳米的重要候选材料。

金属有机骨架材料则具有较高的储氢容量和较好的循环稳定性,被认为是一种具有潜力的固体储氢纳米材料。

固体储氢纳米材料的改进主要包括两个方面:一是提高储氢容量,二是提高储氢速率。

提高储氢容量是固体储氢纳米研究的核心问题之一。

目前,研究者们通过改变材料的结构和组成,以及引入催化剂等方式来提高储氢容量。

同时,提高储氢速率也是固体储氢纳米研究的重要方向之一。

研究者们通过调控材料的孔隙结构和表面性质,以及改变储氢条件等方式来提高储氢速率。

固体储氢纳米作为一种新型的储氢技术,在能源领域具有广阔的应用前景。

首先,固体储氢纳米可以作为氢能源的储存和输送方式。

由于固体储氢纳米可以实现高密度的氢气储存,可以大大提高氢能源的储存效率和传输效率。

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纳米储氢材料的研究应用现状及发展前景
摘要:储氢材料的纳米化为新型储氢材料的研究提供了新的研究方向和思路,本文详细介绍了纳米储氢材料性能提高的机理,综述了纳米碳纳米管储氢材料、镁基纳米储氢材料以及复合纳米储氢材料的最新研究进展,并对储氢材料纳米化的广阔前景进行了展望。

关键词:纳米储氢材料,研究现状,发展前景
1 绪论
当今世界,随着传统能源石油、煤炭日渐枯竭,且石油、煤炭燃烧产物二氧化碳和二氧化硫又分别产生温室效应和酸雨危害,使人类面临能源、资源和环境危机的严峻挑战,寻找新的能源已成为人们的普遍共识。

氢作为一种洁净能源,已受到人们的充分重视。

近年来,在镍氢二次燃料电池等氢能的应用方面不断取得进展。

20世纪60年代末,研究者发现Mg2Ni、LaNi5、FeTi等金属间化合物具有可逆储放氢气的特性,并且储氢密度大,可与液氢和固氢效果相比拟[2,3]。

此后随着对于金属氢化物作为能量储存以及能量转换材料进一步深入地研究,到目前为止,已开发的贮氢合金主要有AB、AB5、AB2、A2B和镁基五大类型,储氢合金主要由可与氢形成稳定氢化物的放热型金属A(La、Ti、Zr、Mg、V等)和难与氢形成氢化物但具有氢催化活性的金属B(Ni、Fe、Co、Mn等)按一定比例组成。

传统的AB、AB2和A2B型储氢合金储氢量不超过2wt%,这对储氢合金的某些应用领域(如燃料电池)是远远不够的。

国际能源协会(IEA)要求储氢量至少5wt%,并且放氢温度低于423K,循环寿命超过1000次。

而传统镁基储氢量高,但有放氢温度高和吸放氢动力学慢的缺点。

如何获得容量大,充放氢速度快,放氢温度低的新型储氢材料,成为储氢材料与储氢技术研究和开发中至关重要的内容和亟待解决的问题。

2 纳米化储氢材料研究进展
2. 1 纳米碳管储氢材料
碳纳米管是近几年开发出来的一种新型优良电极材料。

碳纳米管的独特性能,可以使它导电也可使它不导电。

若导电,其导电性能优于铜。

它分单壁纳米碳管和多壁纳米碳管。

目前研究人员认为单壁纳米碳管具有良好的储氢性能。

它的发现为纳米储氢材料在燃料电池和镍金属氢化物电池上的应用研究开辟了一个富有生命力的全新领域。

笼统的讲,单壁纳米材料的制备方法是采用镍基催化剂在较低的温度下(450℃)下裂解甲烷而产生的管径比较平均并且具有中空结构卷曲不规则的碳纳米管,并且经过一定浓度的硝酸处理、洗涤、烘干等步骤后便可获得纯净的碳纳米管。

纳米颗粒大小一般为10~100nm,管径在10~25nm之间,长度为10nm~1μm.对碳纳米管的XRD研究表明它他的结构有序度比石墨差。

采用BET法测得的碳纳米管比表面积约为200m2/g,较石墨(11.6m2/g)约大十倍。

2. 2 添加纳米碳管提高镁基等储氢材料的储氢性能
纳米碳管具有良好的导热性和热稳定性,也具有优异的吸氢性能,是一种很好的镁基储氢材料添加剂。

事实上,有元华军曾在镁基储氢材料中添加石墨碳粉,以改善镁基储氢材料的传质和传热性能。

Chiaki 等用球磨制备的MgNi-石墨复合物的最大放电容量510mAh/g。

石墨与MgNi合金的作用发生在表面层,石墨提供电子给合金表面,电子在Mg、Ni间重新分配,合金表面发生化学态变化,Ni 更易从原合金中离析出来并偏析至表面,使表面层的Ni/Mg比增加,导致复合物的吸氢能力增强。

美国研究者开发的Mg-Ni-Mo系列合金中掺入C 或B 等非金属元素,其储氢量可达5.7%。

日本有研究者用Mg和石墨以及其他含碳化合物一起研磨,得到可以在较温和条件下能大量储氢的材料。

清华大学的于振兴等人用机械合金化方法,以氢气作为保护气氛(0.5MPa),通过添加碳纳米管,制备出含有碳纳米管的镁基储氢材料
(Mg-3Ni-2MnO2 -0.25CNTs),其储氢容量达到7.0%,吸氢过程在100s 以内完成,在0.1MPa下放氢过程可在600s完成,放氢平台温度在280℃。

他们还发现添加碳纳米管,镁基储氢材料在机械球磨过程中,可以提高其球磨效率,颗粒更加细化均匀。

易双萍等人研究表明含有5%碳纳米管的LaNi5稀土合金的电化学放电容量更高,当放电电流为100mA/g 时,电化学储氢量高达385mAh/g。

以上可知,在镁基等储氢材料添加纳米碳管,可以有效地提高其储氢材料性能,同时也给研究者们提供了新的研究思路。

2. 3 镁基纳米储氢材料
镁基储氢合金由于储氢量大(是稀土储氢合金的3倍以上),吸放氢平台好,质量轻,资源丰富,价格低廉等优点,被认为是最理想、最有潜力的储氢材料,无论是作为镍氢电池的负极材料,还是作为燃料电池的燃料都有极好的开发价值,倍受各国科技工作者关注。

镁及镁基合金是极有应用前途的储氢材料,是未来燃料电池用储氢合金的首选材料。

但由于其在室温下吸放氢动力学性能差,表面容易形成氧化膜等缺点,从而限制了镁基储氢材料的实用化进程。

镁基储氢合金主要有A2B型、AB2型,AB5型和AB型,近年,对镁基储氢材料研究主要集中在如何降低释氢温度以及提高吸放氢速度上。

高能球磨可制得纳米Mg2Ni合金,其氢化温度降低,更易活化。

纳米Mg1.9Ti0.1Ni合金吸-放氢稳定,200℃时未经活化就可快速吸氢,2000s内吸氢纳米储氢材料的研究发展量达到质量分数3%,而同等条件下非纳米合金很难形成氢化物。

Liang等用机械合金化法制备出MgH2-V,在200℃、1.0MPa氢气压下,100s内吸氢量达5.5%,250℃、0.015MPa下,该合金在900s内放氢量为5.3%,更值得指出的是MgH2-V在充放氢循环200次后,放氢量不但没有下降,反而有所增加。

此后,Liang等进一步对机械合金化制备纳米晶Mg、Mg2Ni及其热稳定性和储氢性能进行了研究,结果表明,机械合金化制备的纳米晶Mg2Ni或Mg+Mg2Ni复合物的晶粒尺寸为10~20nm。

Orimo
等通过机械球磨Mg粉与不同质量的Ni粉制备出了纳米/非晶结构的Mg-x%Ni合金并对其进行了储氢性能测试,发现随Ni含量的增加,放氢温度由167℃下降到100℃。

Tanaka等总结了纳米储氢材料优异的动力学性能的原因:(1)大量的纳米晶界使得氢原子容易扩散;(2)纳米晶极高的比表面积,使氢原子容易渗透到贮氢材料内部;(3)纳米储氢材料避免了氢原子透过氢化物层进行长距离扩散,而氢原子在氢化物中的扩散是控制动力学性能最主要的因素。

镁基储氢材料与其他类型的储氢材料复合可以制备出另一种非常重要的镁系复合储氢材料,如MgFeTi、MgLaNi5等,为了提高镁基储氢材料的储氢性能,还发展了复合纳米镁基材料。

4 总结与展望
储氢技术是氢能利用走向实用化、规模化的关键,而储氢材料则是储氢技术发展的基础。

根据技术发展趋势,今后储氢研究的重点仍然在于发现和开发新型高性能储氢材料上,将纳米技术应用于储氢材料中,可以使储氢材料的储氢性能得到了很大的提高,但纳米储氢材料的应用还需要广大科技工作者的不断努力。

国内的储氢合金材料已有小批量生产,但较低的储氢质量比和高价格仍阻碍其大规模应用。

碳系纳米储氢材料和镁基纳米储氢材料目前都得到了较大的发展,然而它们在储氢性能上也各有优缺点,如果将其扬长避短,将碳系和镁基两种纳米储氢材料结合起来制备出一种新的复合纳米储氢材料,将得到一种更为理想的储氢材料,从文中报道的国外科技工作者的相关研究也证明了其可行性。

因此,制备纳米复合储氢材料将是未来储氢材料发展的一大趋势。

碳纳米管在储氢率方面有明显的优势,加之化学性能稳定,密度较小等优点,因而使碳纳米管在储氢方面具有很好的应用前景。

然而采用不同制备方法和不同预处理方法得到的碳纳米管,其电化学储氢容量也有较大的差别,目前制备碳纳米管储氢材料的方法也较多,但对设备要求严格,能耗量较大,这也是目前阻碍碳系纳米储氢材料未能推广应用的原因之一。

也正是因为碳纳米储氢材
料在制备、储氢等方面还存在一些问题,所以碳纳米储氢材料仍是一个很热门的研究方向。

此外,最近无机非碳纳米管储氢材料的研究也取得了可喜的结果,其储氢量可与储氢的明星材料LaNi5相媲美。

Ma 等对BN纳米管的储氢容量研究表明,在室温下,当压力由0逐渐增至10MPa时,多壁和竹节状BN纳米管的吸氢质量分数分别可达1.8%和 2.6%。

目前非碳纳米管储氢能力虽然明显低于碳纳米管,但尚有较大的提高空间,非碳纳米管为扩大储氢材料的应用必将起到积极的推动作用。

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