储氢碳纳米管复合材料性能及其应用
碳纳米管储氢技术
碳纳米管储氢技术【摘要】碳纳米管储氢技术是一种新型的氢气存储技术，具有很大的潜力应用于能源领域。
本文首先介绍了碳纳米管的结构特点，包括其纳米级管状结构和优异的导电性能。
然后探讨了碳纳米管在储氢技术中的应用，包括其高效的氢气储存能力和提高氢气释放速率的作用。
接着分析了碳纳米管储氢技术的优势，如其轻量化、高效储氢和可再生的特点。
同时也指出了碳纳米管储氢技术所面临的挑战，包括制备成本高、氢气吸附能力需要进一步提高等问题。
最后展望了碳纳米管储氢技术的发展前景，强调了其在可再生能源和清洁能源领域的重要性和应用前景。
碳纳米管储氢技术有望成为未来氢能源领域的研究热点，为推动低碳经济发展做出贡献。
【关键词】碳纳米管、储氢技术、结构特点、应用、优势、挑战、发展前景、重要性、应用前景1. 引言1.1 碳纳米管储氢技术概述碳纳米管储氢技术是一种新兴的清洁能源技术，被广泛应用于储氢和氢能的领域。
随着全球能源问题的日益突出，碳纳米管储氢技术的研究和发展变得尤为重要。
碳纳米管具有独特的结构特点和优异的性能，在储氢技术中表现出很大潜力，可以有效解决氢能源储存和运输中的难题。
由于碳纳米管具有高比表面积、优异的导电性和热导性等特点，使得其成为理想的储氢材料之一。
碳纳米管储氢技术也面临着一些挑战，如储氢效率不高、安全性问题等，需要进一步的研究和改进。
未来，随着碳纳米管储氢技术的不断发展和完善，将有望在氢能领域发挥重要作用，并为推动清洁能源的发展做出重要贡献。
2. 正文2.1 碳纳米管的结构特点碳纳米管是一种具有独特结构特点的碳材料，其主要特点包括以下几个方面：1. 结构单一性：碳纳米管通常具有空心的圆柱形结构，其直径在数纳米至数十纳米之间，长度可达数微米至数毫米，其内部空腔可以容纳氢气等气体分子。
2. 高比表面积：碳纳米管表面积巨大，因其多孔结构使得其比表面积极高，有利于氢气分子在其表面吸附和储存。
3. 高强度和柔韧性：碳纳米管具有极高的机械强度和柔韧性，能够承受高压下的氢气吸附与脱附过程，从而提高储氢效率。
碳纳米管材料的性能及其应用范围
碳纳米管材料的性能及其应用范围摘要：碳纳米管作为一种新型半导体材料在制作纳米级电子元器件中有着广泛的应用。
根据结构的不同，碳纳米管有金属型和半导体型两种，人们以半导体型碳纳米管制备了碳纳米管场效应晶体管，取得了良好的效果。
碳纳米管导热性是铜的5倍；它的拉伸强度达到50～200GPa，是钢的100倍，密度却只有钢的1/6；其导电性根据结构的不同而异，可以是导体、绝缘体、半导体，甚至可以仅次于超导体。
关键词：碳纳米；性能及其应用范围一、碳纳米管材料的性能1.1力学性能碳纳米管由C-C共价键结合而成，同时又具有管径小、长径比大的特点，使碳纳米管具有优良的电学和力学性能，其杨氏模量和剪切模量与金刚石相当，理论强度是钢的100倍，并且具有很高的韧性，而密度仅为钢的1/7。
据报道[3]，在纳米碳管的拉伸过程中，当应力超过弹性变形以后，纳米碳管会通过较为特殊的塑性变形来改变形状以消除外来应力，即通过纳米碳管管壁的相邻两个六边形网格向成对的五边形和七边形转变（如图）。
纳米碳管不仅具有很高的强度，而且具有良好的塑性。
在透射电子显微镜观察中，还可以发现具有很大弯曲程度的纳米碳管，尽管在其截面上发生了极大的扭曲变形但仍然未发生断裂，主要原因就是纳米碳管通过其管壁外侧的拉伸和内侧的压缩塌陷甚至折叠来消除外来应力。
碳纳米管通过这种网格的結构变化来释放应力，不仅可以发生弹性变形而且可以发生一定的塑性变形，同时保持相当的强度而不断裂。
这种特性使之特别适宜作为复合材料，特别是聚合物基复合材料的增强相。
碳纳米管可以使镁基复合材料的微观组织晶粒得到细化，还可使力学性能也有所提高。
但当碳纳米管的加入量大于1%时，复合材料的抗拉强度随碳纳米管加入的增多而降低，有人认为这是由于过多的碳纳米管发生偏聚导致的。
1.2电学性能碳纳米管根据螺旋型构造和直径的不同，可以分为金属型和半导体型。
据报道，随机取向的宏观试样电导率近似103s/m，球状的非定向电导率大约50s/m。
碳纳米管的性能及应用领域
碳纳米管的性能及应用领域碳纳米管作为一维纳米材料，重量轻，六边形结构连接完美，具有很多异常的力学、电学和化学性能。
近些年随着碳纳米管及纳米材料讨论的深入其广阔的应用前景也不断地呈现出来。
一、碳纳米管的性能1.1力学性能不同类型的碳纳米管碳纳米管具有良好的力学性能，碳纳米管的硬度与金刚石相当，却拥有良好的柔韧性，可以拉伸。
碳纳米管的结构虽然与高分子材料的结构相像，但其结构却比高分子材料稳定得多。
碳纳米管是目前可制备出的具有最高比强度的材料。
若将以其他工程材料为基体与碳纳米管制成复合材料，可使复合材料表现出良好的强度、弹性、抗疲乏性及各向同性，给复合材料的性能带来极大的改善。
1.2导电性能碳纳米管制成的透亮导电薄膜碳纳米管上碳原子的P电子形成大范围的离域键，由于共轭效应显著，碳纳米管具有一些特别的电学性质。
碳纳米管具有良好的导电性能，由于碳纳米管的结构与石墨的片层结构相同，所以具有很好的电学性能。
对于一个给定的纳米管，在某个方向上表现出金属性，是良好的导体，否则表现为半导体。
对于这个的方向，碳纳米管表现出良好的导电性，电导率通常可达铜的1万倍。
1.3传热性能采纳了碳纳米管涂层的热水器内胆碳纳米管具有良好的传热性能，碳纳米管具有特别大的长径比，因而其沿着长度方向的热交换性能很高，相对的其垂直方向的热交换性能较低，通过合适的取向，碳纳米管可以合成高各向异性的热传导材料。
另外，碳纳米管有着较高的热导率，只要在复合材料中掺杂微量的碳纳米管，该复合材料的热导率将会可能得到很大的改善。
二、碳纳米管的应用2.1电子领域碳纳米电子管（CNTS）是一种具有显著电子、机械和化学特性的独特材料。
其导电本领不同于一般的导体。
性能方面的区分取决于应用，或许是优点，或许是缺点，或许是机会。
在一理想纳米碳管内，电传导以低温漂轨道传播的，假如电子管能无缝交接，低温漂是计算机芯片的优点。
诸如电连接等的混乱极大地修改了这行为。
对十较慢的模拟信号的处理速度，四周环围着平向球分子的碳纳米管充当传播者已被试验证明。
碳纳米管在复合材料中的应用
碳纳米管在复合材料中的应用碳纳米管，听起来是不是像个高大上的科技名词？其实它的用途可真不少，而且在复合材料中，它简直就是个“神奇的小帮手”。
要是你了解了它的“背景”，你会觉得它根本不是个什么遥不可及的东西，反而是“未来科技”的一个贴心小伙伴。
简单来说，碳纳米管是一种由碳原子按特定方式排列成的管状结构，直径只有几纳米，但强度却高得惊人，甚至比钢铁还要强大。
你可别小看它这么细小的身材，正是这种“袖珍”让它能在复合材料中展现出不一样的魔力。
先说说碳纳米管是如何在复合材料中大显身手的吧。
大家都知道，复合材料就是把两种或两种以上的材料“结婚”在一起，目的就是取长补短，达到1+1大于2的效果。
而碳纳米管作为一种“超级增强剂”，正好能填补传统材料的不足，让复合材料变得更加坚固、更耐用，甚至能让它们更轻便。
你想象一下，一个轻得像羽毛的材料，里面藏着像钢铁一样坚硬的成分，拿在手上，不仅结实，而且让人觉得轻松又不费劲，这就是碳纳米管在复合材料中能做出的贡献。
不仅如此，碳纳米管的“火力”还不仅限于提升强度，它还能改善材料的电导性和热导性。
想象一下，如果你把它加入到复合材料中，材料的电导性和热导性就像打了鸡血一样，瞬间变得更强。
这对于一些电子设备来说，那可是天大的好事。
比如，电池、导电线材、甚至一些特殊的传感器，靠碳纳米管的加入，不仅提高了性能，还能让这些设备变得更加耐用。
别看它个头小，作用可大着呢！说到这里，可能你会问了：“那是不是碳纳米管就万能了？”答案当然是“不是”。
虽然它很强大，但在复合材料中的应用也有一定的挑战。
比如说，碳纳米管在复合材料中分散不均匀的话，可能就不能发挥它该有的效果。
想象一下，碳纳米管就像是一个个小小的精英士兵，如果它们没有被很好地安排到每个角落，那材料的整体性能就会大打折扣。
碳纳米管的制造过程也不简单，它们得在精密的条件下生产出来，不然质量差的碳纳米管可能还会给复合材料“添乱”，甚至影响材料的稳定性。
浅谈碳纳米管的独特性质及应用
浅谈碳纳米管的独特性质及应用摘要：碳纳米管具有特殊的导电性能、力学性质及物理化学性质等，自问世以来即引起广泛关注，近年来广泛应用于众多科学研究领域，本文综述了碳纳米管由于其独特性质近年来在复合材料，纳米机械，微电子等方面的应用。
关键词：碳纳米管；独特性质；应用A Brief Study on the Properties and applications of carbon nanotubeAbstract: Carbon nanotube have drawn wide attention due to their unique structures and properties，such as special electric conductivity，mechanical，physical and chemical properties since they were first introduced. This review focuses on the application of carbon nanotube in such as composite materials, nano-machinery, and micro-electronic due to its unique nature in recent years.Keywords: Carbon nanotube;unique properties; application碳纳米管是一种具有独特结构的一维量子材料，由石墨碳原子层卷曲而成，管直径一般为几纳米到几十纳米，管壁厚度仅为几纳米，长度可达数微米。
碳纳米管可以分为单壁碳纳米管和多壁碳纳米管两种主要类型。
单壁碳纳米管由单层石墨卷成柱状无缝管而形成，是结构完美的单分子材料；多壁碳纳米管可看作由多个不同直径的单壁碳纳米管同轴套构而成。
单壁碳纳米管根据六边环螺旋方向（螺旋角）的不同可以是金属型碳纳米管，也可以是半导体型碳纳米管，并可以用碳纳米管的螺旋矢量参数（n，m）来表征。
碳纳米管技术在能源储存中的应用
碳纳米管技术在能源储存中的应用能源是人类社会的普遍关注和紧迫问题，其中最重要的是能源储存和利用。
为了满足人类社会对能源的需求，必须寻找最有效的储存技术。
碳纳米管技术的发展为能源储存提供了新的可能。
下面，我们将从介绍碳纳米管的基本情况、碳纳米管储能技术及其优势、碳纳米管在不同应用领域中的应用等方面来探讨碳纳米管技术在能源储存中的应用。
一. 碳纳米管的基本情况碳纳米管是一种新型的碳材料，具有独特的结构和性质。
它的形态呈长管状，直径只有数纳米到数百纳米，长度可以达到数微米。
由于碳纳米管具有半导体和导体共同特性，能够同时传导电子和热量，因此，它被广泛应用于储能、传感器、电子器件等领域。
二. 碳纳米管储能技术及其优势碳纳米管材料具有极高的比表面积和多孔性结构，从而大大增加了其储能量。
与传统的储能材料相比，碳纳米管的储能性能更为优秀。
同时，碳纳米管还具有很好的稳定性和耐腐蚀性。
碳纳米管储能技术还具有以下优势:1.快速充放电。
由于碳纳米管的内部空腔又远离电极，充电电流可以非常快速地进入和离开碳纳米管中的空腔，在很短的时间内完成充放电过程。
2.长寿命。
由于碳纳米管的高稳定性和耐腐蚀性，其寿命比其他储能技术更长。
3.可循环使用。
碳纳米管充放电过程比较稳定，因此可以循环使用，而不会出现电池损坏的问题。
三. 碳纳米管在不同应用领域中的应用碳纳米管的优良性能使得它在不同的应用领域中广泛应用，如电动汽车、光伏发电、风力发电、太阳能储能以及航天等领域。
1.电动汽车。
碳纳米管电池可以大大提高电动汽车的续航能力。
2.光伏发电。
碳纳米管可以充当光伏发电中的电极材料，增加其收集和转换光能的效率。
3.风力发电。
碳纳米管可以用作风力发电机组的材料，提高其发电效率。
4.太阳能储能。
碳纳米管可以储存太阳能，以便在需要时使用。
5.航天。
碳纳米管可以用于集成电路和卫星等航天器件。
四. 结论碳纳米管技术在能源储存中的应用无疑将是未来的发展方向。
碳纳米管复合材料的制备及其应用
碳纳米管复合材料的制备及其应用碳纳米管，是由碳原子组成的纳米材料，具有高强度、高导电性、高吸收率和优异的机械、电子、光学特性，具有广泛的应用前景。
而碳纳米管复合材料，是将碳纳米管与其他材料复合而成的新型材料，能够发挥两种材料的性能优异性，具有广泛的应用领域。
本文将介绍碳纳米管复合材料的制备及其应用。
一、碳纳米管复合材料制备方法1. 化学气相沉积法化学气相沉积法是将碳纳米管放置在高温下，通过一系列化学反应，使其在其他材料上生长。
这种方法可控性较好，可以生长出大规模、高纯度的碳纳米管复合材料。
2. 溶胶凝胶法溶胶凝胶法是将碳纳米管和溶液混合，然后在高温下煅烧，使其形成复合材料。
这种方法简单易行，而且可以通过调整溶液中的成分和温度来控制复合材料的性能。
3. 机械混合法机械混合法是将碳纳米管和其他材料机械混合，然后通过压制、热压等方式形成复合材料。
这种方法简单易行，而且可以生产大规模的复合材料。
二、碳纳米管复合材料的应用1. 功能材料由于碳纳米管具有高导电性、高热导性和高吸收率等优异特性，因此常被用作传感器、储能材料、强化剂等功能材料的添加剂。
例如，将碳纳米管加入聚合物中可以提高聚合物的导电性和力学性能，可以被用于制作电子元器件、导电墨水等产品。
2. 生物医学领域碳纳米管具有良好的生物相容性和细胞渗透性，因此被广泛用于生物医学领域。
例如，将碳纳米管作为药物包裹物，可以提高药物的溶解度和稳定性，且能够减少药物对人体的副作用。
另外，碳纳米管还可以被用于诊断、治疗肿瘤等领域。
3. 材料强化由于碳纳米管具有高强度和高刚度等性质，可以增加其他材料的强度和硬度。
例如，将碳纳米管加入聚合物材料中，可以增加聚合物的力学性能。
而将碳纳米管加入金属材料中，则可以提高金属材料的强度和耐磨性。
4. 能源领域碳纳米管具有优异的电导率和热导率，因此被广泛应用于能源领域。
例如，将碳纳米管添加到电极材料中可以提高电池的充电效率和循环寿命。
碳纳米管的性质与应用
碳纳米管的性质与应用【摘要】本文主要介绍了碳纳米管的结构特点，制备方法，特殊性质，由于碳纳米管独特性质而产生的广泛应用，并对其前景进行展望。
【关键词】碳纳米管场发射复合材料优良性能【前言】自日本NEC科学家Lijima发现碳纳米管以来，碳纳米管研究一直是国际新材料领域研究的热点。
由于碳纳米管具有特殊的导电性能、力学性质及物理化学性质等，故其在许多领域具有其广阔的应用前景，自问世以来即引起广泛关注。
目前，国内外有许多科学家对碳纳米管进行研究，科研成果颇丰，尤其是碳纳米管在复合材料、储氢及催化等领域的应用。
【正文】一、碳纳米管的结构碳纳米管中碳原子以sp2杂化为主，同时六角型网格结构存在一定程度的弯曲，形成空间拓扑结构，其中可形成一定的sp3杂化键，即形成的化学键同时具有sp2和sp3混合杂化状态，而这些p 轨道彼此交叠在碳纳米管石墨烯片层外形成高度离域化的大π键，碳纳米管外表面的大π键是碳纳米管与一些具有共轭性能的大分子以非共价键复合的化学基础[1]。
对多壁碳纳米管的光电子能谱研究结果表明，不论单壁碳纳米管还是多壁碳纳米管，其表面都结合有一定的官能基团，而且不同制备方法获得的碳纳米管由于制备方法各异，后处理过程不同而具有不同的表面结构。
一般来讲，单壁碳纳米管具有较高的化学惰性，其表面要纯净一些，而多壁碳纳米管表面要活泼得多，结合有大量的表面基团，如羧基等。
以变角X 光电子能谱对碳纳米管的表面检测结果表明，单壁碳纳米管表面具有化学惰性，化学结构比较简单，而且随着碳纳米管管壁层数的增加，缺陷和化学反应性增强，表面化学结构趋向复杂化。
内层碳原子的化学结构比较单一，外层碳原子的化学组成比较复杂，而且外层碳原子上往往沉积有大量的无定形碳。
由于具有物理结构和化学结构的不均匀性，碳纳米管中大量的表面碳原子具有不同的表面微环境，因此也具有能量的不均一性[2]。
碳纳米管不总是笔直的，而是局部区域出现凸凹现象，这是由于在六边形编制过程中出现了五边形和七边形。
碳纳米管储氢技术
碳纳米管储氢技术【摘要】碳纳米管储氢技术是当前研究的热点之一，具有重要的应用前景和意义。
本文从技术的原理、制备方法、应用领域、优势挑战和研究进展等方面对碳纳米管储氢技术进行了全面的介绍和分析。
结合未来发展方向、在能源领域的重要性以及对环境和经济的影响，展望了碳纳米管储氢技术的潜力和前景。
通过本文的阐述，读者可以更加全面地了解碳纳米管储氢技术的发展历程、应用前景以及对环境和经济的积极影响。
碳纳米管储氢技术的研究不仅有利于提高能源利用效率，还能够推动新能源技术的发展，促进环境保护和经济持续发展。
【关键词】碳纳米管、储氢技术、研究意义、发展历程、应用前景、原理、制备方法、氢能领域、优势与挑战、研究进展、未来发展方向、能源领域、环境影响、经济影响1. 引言1.1 碳纳米管储氢技术的研究意义通过研究碳纳米管储氢技术，可以提高氢能的利用效率，推动氢能经济的发展。
氢能作为清洁能源，可以减少化石燃料的使用，减少温室气体的排放，对于应对全球能源与环境问题具有重要意义。
深入研究碳纳米管储氢技术，可以促进氢能技术的广泛应用，推动能源转型和可持续发展。
碳纳米管储氢技术的研究意义不仅在于提高储氢材料的性能和效率，还在于推动清洁能源的发展，保护环境和促进经济可持续发展。
1.2 碳纳米管储氢技术的发展历程碳纳米管储氢技术的发展历程可以追溯到20世纪90年代初。
当时，科学家们开始意识到氢气作为清洁能源的潜力，并积极寻求有效的储氢方法。
碳纳米管因其独特的结构和性质被认为是一种很有潜力的储氢材料。
在早期的研究中，科学家们通过实验和理论计算发现，碳纳米管具有良好的氢吸附和储存能力，这为其在储氢技术中的应用奠定了基础。
随着科学技术的不断进步，研究人员逐渐深入了解了碳纳米管的储氢机制，并探索了各种制备方法。
通过化学合成、物理气相沉积等技术，科学家们成功地制备出了具有优异储氢性能的碳纳米管材料。
这些材料不仅在实验室中展示出了良好的储氢效果，还有望在未来的能源领域中得到广泛应用。
碳纳米管增强复合材料的制备与应用
碳纳米管增强复合材料的制备与应用碳纳米管 (CNTs) 是一种具有独特性能和结构的纳米材料，在材料科学领域引起了广泛的关注。
碳纳米管增强复合材料作为一种新型的材料，具有优异的力学性能和导电性能，被广泛应用于多个领域。
一、碳纳米管制备方法目前，制备碳纳米管的方法主要包括化学气相沉积（CVD）、电弧放电、溶胶凝胶等。
其中，化学气相沉积是最常用的方法之一。
该方法通过在合适的催化剂下，在适当的温度和气氛条件下使碳源气体分解生成碳纳米管。
二、碳纳米管增强复合材料的制备制备碳纳米管增强复合材料的方法多样，其中最常用的是层层堆砌和浸渍法。
层层堆砌法通过将碳纳米管和基质材料交替堆叠，形成多层结构。
而浸渍法则是将碳纳米管浸渍到基质材料中，使其均匀分散。
这两种方法能够使碳纳米管与基质材料充分接触，从而提高材料的力学性能和导电性能。
三、碳纳米管增强复合材料在航空航天领域的应用由于碳纳米管增强复合材料具有轻量、高强度和耐高温性能，因此在航空航天领域起到了重要的作用。
利用碳纳米管增强复合材料可以制备出轻量化的航空器结构件，提高飞行器的载荷能力和降低燃油消耗。
此外，碳纳米管增强复合材料还可以用于制备导电的航空器外表面，提高静电防护性能，有效减少雷击事故的发生。
四、碳纳米管增强复合材料在能源领域的应用在能源领域，碳纳米管增强复合材料也发挥着重要的作用。
例如，利用碳纳米管增强复合材料可以制备高性能的锂离子电池电极材料，提高电池的能量密度和循环寿命。
此外，碳纳米管增强复合材料还可以应用于储氢材料、超级电容器等能源存储和转化领域，为清洁能源技术的发展提供支持。
五、碳纳米管增强复合材料在医学领域的应用碳纳米管增强复合材料在医学领域的应用前景广阔。
由于碳纳米管具有良好的生物相容性和导电性能，可用于修复和重建神经组织、骨组织和心血管组织等。
此外，碳纳米管增强复合材料还可以用于制备药物传递系统，提高药物的靶向性和疗效。
六、碳纳米管增强复合材料的挑战和展望尽管碳纳米管增强复合材料具有广泛的应用前景，但还存在一些挑战。
碳纳米管在能源存储中的应用
碳纳米管在能源存储中的应用作为当今世界上最紧迫的问题之一，能源短缺和环境污染一直是人们关注和探讨的焦点。
随着科学技术的不断发展，碳纳米管成为了越来越多科学家和工程师的研究方向。
碳纳米管作为一种全新的材料，在能源存储领域有着广泛的应用前景。
本文旨在探讨碳纳米管在能源存储中的应用，以及其未来的发展趋势。
一、碳纳米管的结构和特性碳纳米管是由单层或多层碳原子形成的空心圆柱体，具有一系列优异的性能。
首先，碳纳米管具有优异的机械特性，具有较高的强度和刚度，可以作为强度和刚度要求高的材料，在军工、汽车等领域得到应用。
其次，碳纳米管具有优异的电学特性，是理想的电极材料。
其内部空心结构提供了良好的电子传输通道，表面活性好，能够吸附活性物质。
最后，碳纳米管具有储氢性能，可作为氢储存材料。
二、碳纳米管在能源存储中的应用（一）电化学储能技术碳纳米管作为一种理想的电极材料，在电化学储能领域有着广泛的应用前景。
例如，碳纳米管可以作为锂离子电池的电极材料，用于制造高性能的锂离子电池。
锂离子电池具有高能量密度、长循环寿命等优点，广泛应用于电动汽车、智能手机等领域。
碳纳米管电极材料具有良好的电化学性能，最大程度地提高了电极的容量、充放电速率和循环寿命。
（二）储氢技术储氢技术是一种清洁、高效的能源转化技术，可以将氢作为燃料，达到零排放的目标。
碳纳米管作为一种优异的储氢材料，具有较高的氢气吸附能力和分子筛分作用，可以用于制备高效的氢储存材料。
而氢储存材料的发展又直接影响了氢能技术的广泛应用。
因此，碳纳米管在储氢技术中的应用十分广泛，可以制造出高效的储氢材料，极大地推进了氢能技术的发展。
三、碳纳米管在能源存储中的发展趋势（一）制备技术的进一步提高目前，碳纳米管制备技术已经相对成熟，但是存在诸多的问题，如成本高、生产周期长、产量低等。
因此，未来的发展重点在于进一步提高制备技术，降低生产成本，提高产量，实现大规模生产。
同时，还需要进一步探索碳纳米管制备的可持续性、节能性等方面的技术问题。
储氢材料——碳纳米管
1）1970年阿波罗登月飞船 使用液氢为燃料 2）我国长征三号系列火箭 液氢液氧为燃料
欧洲空中客车公司，美国波音公司等制定了氢气 内燃机93年第一辆燃料电池大客车由加拿大巴拉德 公司开发成功。
全球燃料电池公共汽车量数
年份 累计数/辆
1993 1994 1 3
1996 5
1997 6
1998 14
1999 2000 16 22
2001 26
2002 31
储氢量与储氢压力（温度）关系图
氢气释放问题：
2005年7月26日,美国NIST和Turkey's Bilkent大学发 现,钛修饰碳纳米管可以解决有效储氢的两个关键 问题:不但能够吸附足够数量的氢分子,而且可以 在加热时轻易地释放． 研究人员正在试图用碳纳米管制作轻便的可携带 式的储氢容器。
前 景 prospects
Miraculous hydrogen storage material ——carbon nanotube
Something about energy
1、化石能源短缺 石油、天然气、煤炭使用时间有限； 汽车、火车、轮船、飞机的大量普及…… 2、环境的要求：环境友好型 3、可持续发展的压力：节能环保
2）液化存储 热分层问题，上部由于氢的挥发导致上部氢温度低，下部温度高，从而产 生对流。 不能长期保持，每天蒸发损失1%-2%。
3）金属氢化物储氢
储氢机理： xM+yH2 -------- MxH2y
技术难点！！！
氢气的存储是氢经济发展的主要瓶颈
为了达到和现有燃油汽车相当的存储量，
氢气存储重量需达到6.2%（氢气重量/系统重量）
氢能的优越性
3、热能集中：氢氧焰火焰挺直，热损失小，利用效率高。 4、自动再生：氢能来源于水，燃烧后又还原成水。 5、来源广泛：氢气可由水电解制取，水取之不尽，而且 每千克水可制备1860升氢氧燃气。
三型储氢瓶的典型结构、制备工艺及应用优势
三型储氢瓶的典型结构、制备工艺及应用优势三型储氢瓶是一种重要的能源储存设备，广泛应用于氢能源领域。
它包括金属氢化物储氢瓶、复合材料储氢瓶和碳纳米管储氢瓶。
这三种储氢瓶各自具有独特的结构、制备工艺和应用优势，下面将详细介绍。
一、金属氢化物储氢瓶金属氢化物储氢瓶以金属合金或化合物作为储氢材料，是目前常用的储氢瓶类型之一。
其典型结构由储氢罐体、热交换器和储氢阀组成。
储氢罐体通常采用特殊合金材料制成，能够承受高压氢气的储存。
热交换器用于控制储氢过程中的温度，以提高储氢效率。
储氢阀则用于控制氢气的进出，确保储氢瓶的安全稳定运行。
金属氢化物储氢瓶的制备工艺包括物理合金化、机械球磨、氢气吸附和热处理等步骤。
在制备过程中，需要精密的控制温度、压力和气氛，以确保储氢材料的吸氢性能和力学性能达到要求。
金属氢化物储氢瓶的应用优势主要体现在高储氢密度、良好的安全性能和长期稳定性上。
相比于其他储氢技术，金属氢化物储氢瓶具有更高的储氢密度，能够在相对较小的体积内储存更多的氢气。
金属氢化物储氢瓶能够在较低的温度和压力下释放氢气，使得氢能源的利用更加便捷和安全。
二、复合材料储氢瓶复合材料储氢瓶是利用高分子复合材料作为储氢材料的一种新型储氢技术。
其典型结构由复合材料罐体和防爆装置组成。
复合材料罐体采用高强度、低密度的复合材料制成，能够轻量化地承载高压氢气。
防爆装置用于保护储氢瓶在发生意外时的安全性。
复合材料储氢瓶的制备工艺包括复合材料制备、罐体成型、压力测试和表面处理等步骤。
在制备过程中，需要保证复合材料的均匀性和密封性，以确保储氢瓶的安全可靠性。
复合材料储氢瓶的应用优势主要体现在轻量化、高强度和良好的耐腐蚀性上。
相比于金属氢化物储氢瓶，复合材料储氢瓶具有更轻的重量和更高的强度，能够在较小的体积内储存更多的氢气。
复合材料储氢瓶具有良好的耐腐蚀性，能够适应复杂的使用环境，如海洋环境和高温高压环境。
三、碳纳米管储氢瓶碳纳米管储氢瓶是利用碳纳米管材料储存氢气的一种新型储氢技术。
碳纳米管材料在氢能源中的应用研究
碳纳米管材料在氢能源中的应用研究氢能源作为一种高效、环保的新能源形式，一直以来备受各国工程师和科学家的重视与关注。
然而，作为氢能源的“关键技术”之一——氢储存技术的广泛应用却一直受到限制。
氢气密度极低，在常温和常压下，氢气占据的体积远远大于其他燃油，因此在氢能源的流通、储存和制造过程中，一直以来都难以直面氢气的储存问题。
近年来，碳纳米管材料已经成为了当前被广泛研究的氢气储存材料之一，尤其是在氢能源领域。
那么，碳纳米管材料具备哪些特点，使其在氢能源中拥有广泛应用前景呢？碳纳米管物理特性碳纳米管（Carbon Nanotube，CNT）是由碳原子排列而成，呈螺旋型圆柱体的一种纳米材料。
碳纳米管具有独特的力学、电学、光学、热学和化学等特性，是一种具备广泛应用前景的新材料。
首先说到碳纳米管的力学特性。
碳纳米管的力学强度极高，是碳氢化合物材料中最强的材料之一。
其强度与纤维素相似，可达到甚至超过李藻糖的高强度。
此外，碳纳米管还具有弹性模量极高、伸缩性能极佳等独特的力学特性。
其次，碳纳米管具有优异的电学特性。
基于其独特的性质，碳纳米管可以用作电磁场调制元器件、场发射器、纳米电池、微型继电器以及聚合物电子元器件等。
同时，碳纳米管的电导率非常高，甚至远远超过铜、铝等传统的导体材料。
再次，碳纳米管具有出色的化学稳定性。
碳纳米管与有机物、无机物等大多数化合物的作用力均比较微弱，涂敷碳纳米管薄膜的材料比较稳定，有良好的化学稳定性，是目前几种化学转换过程的新型纳米材料。
碳纳米管材料在氢能源中的应用在氢气储存技术领域，二阶段压缩式氢气储存器、压力摩擦焊接储氢器和吸附式氢气储存器等氢气储存材料已经被开发，但是由于这些材料在储氢密度、稳定性和耐久性等关键性能上的限制，导致了这些材料在实际应用中难以推广。
因此，碳纳米管材料作为氢气储存材料的重要代表，在氢能源领域的应用也越来越广泛。
碳纳米管材料在氢能源中的应用分为充氢式和吸附式两大类。
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）。
碳纳米管结构及其改善储氢容量可能性
碳纳米管结构及其改善储氢容量可能性碳纳米管（Carbon Nanotubes，简称CNTs）是一种由碳原子构成的纳米材料，具有特殊的结构和优异的性能，因此被广泛研究和应用。
储氢技术是解决新能源汽车储能问题的重要途径之一，而碳纳米管由于其独特的结构和特殊的化学性质，被认为是提高储氢容量的潜在候选材料。
本文将介绍碳纳米管的结构特点，并探讨其在储氢领域中的应用潜力。
首先，我们来了解一下碳纳米管的结构。
碳纳米管是由六角形的碳原子构成，呈现出管状结构，可以分为单壁碳纳米管和多壁碳纳米管两种形式。
单壁碳纳米管由一个层厚度为一个原子的碳原子片卷成而成，而多壁碳纳米管则由多个层厚度较厚的碳原子片卷成。
碳纳米管具有非常小的直径和非常高的长度宽比，这使得其具有巨大的比表面积和出色的力学强度。
碳纳米管在储氢领域中的应用主要有两个方面：一是作为储氢材料的载体，二是作为催化剂。
首先，碳纳米管可以作为储氢材料的载体用于提高储氢容量。
由于其大比表面积和高强度的特点，碳纳米管可以提供更多的储氢活性位点，增加氢气吸附量，从而提高储氢容量。
此外，碳纳米管具有良好的导电性和导热性，可以加快氢气的扩散速度，提高储氢速率。
研究表明，使用碳纳米管作为储氢材料的载体可以显著提高储氢容量，并具有良好的循环稳定性。
其次，碳纳米管还可以作为储氢材料的催化剂用于改善储氢反应的速率和动力学性能。
由于其独特的结构和化学性质，碳纳米管可以与氢气分子发生物理吸附或化学吸附，改变氢气的吸附活化能，提高储氢反应的速率和动力学性能。
此外，碳纳米管还可以与其他催化剂复合使用，形成协同效应，进一步提高储氢性能。
因此，通过调控碳纳米管的结构和表面性质，可以实现对储氢反应的增效。
虽然碳纳米管作为一种潜在的储氢材料具有很多优点，但目前仍面临一些挑战和限制。
首先，碳纳米管的制备成本较高，并且有一定的制备难度。
其次，碳纳米管的结构和性质受制于制备方法和条件，因此在大规模制备上仍然存在一定的挑战。
碳纳米管储氢技术
碳纳米管储氢技术【摘要】碳纳米管储氢技术是一种具有巨大潜力的新型能源储存技术。
本文首先介绍了碳纳米管储氢技术的重要性和碳纳米管的特性与优势，随后探讨了碳纳米管在储氢领域的应用以及研究进展。
分析了该技术面临的挑战与解决方案，指出了其未来发展的方向和潜力。
碳纳米管储氢技术不仅可以提高能源储存效率，还可以减少对环境的影响，具有重要的战略意义。
这项技术具有重要的研究和应用价值，值得进一步深入探讨和开发。
通过本文的分析，再次强调了碳纳米管储氢技术对能源领域的重要性，并展望了其未来发展的前景。
【关键词】关键词：碳纳米管、储氢技术、应用、研究进展、挑战、解决方案、发展方向、潜力、重要性。
1. 引言1.1 碳纳米管储氢技术的重要性碳纳米管储氢技术是一项具有重要意义的新兴技术。
随着人们对氢能源的需求不断增加，如何高效地储存氢成为了一个亟待解决的问题。
传统的氢储存方法存在一些问题，如储存效率低，安全性差等。
而碳纳米管储氢技术则具有储氢效率高、可重复使用、安全性好等优势，因此备受关注。
在碳纳米管储氢技术中，碳纳米管作为储氢材料具有很高的比表面积和孔容量，能够提供更多的吸附位点来吸附氢气分子。
碳纳米管的结构稳定性强，耐高温、耐腐蚀，能够保证储氢过程的安全稳定。
1.2 碳纳米管的特性与优势碳纳米管具有许多独特的特性和优势，使其成为储氢技术中备受关注的材料之一。
碳纳米管具有极高的比表面积，这意味着它们可以提供更多的储氢空间，从而提高氢气的吸附量。
碳纳米管的结构稳定性很高，能够承受高压力和温度，不易发生氢气泄漏或化学反应，保证氢气储存的安全性。
碳纳米管具有优良的导电性和导热性，有利于快速释放或吸收储存的氢气，并且可以有效地加速储氢过程。
碳纳米管还具有良好的化学稳定性和生物相容性，对环境和人体健康无害，符合绿色能源与清洁生产的要求。
碳纳米管因其独特的结构和优越的性能，在储氢技术中具有巨大的潜力和应用前景。
2. 正文2.1 碳纳米管在储氢领域的应用碳纳米管是一种具有优异性能的新型材料，其在储氢领域具有广泛的应用前景。
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。
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
李鸽
【期刊名称】《成都纺织高等专科学校学报》
【年(卷),期】2006(023)001
【摘要】通过分析碳纳米管的独特结构与性能,讨论了采用碳纳米管储氢的优势及碳纳米管的两种不同的储氢机理,介绍了储氢碳纳米管在航天、汽车、电极材料的应用和发展方向.
【总页数】3页(P24-26)
【作者】李鸽
【作者单位】同济大学材料科学与工程学院,上海,200092
【正文语种】中文
【中图分类】TB383
【相关文献】
1.碳纳米管在储氢上的应用 [J], 周玮;吴国江
2.碳纳米管和碳纳米管-四氢呋喃水合物的储氢特性 [J], 臧小亚;梁德青;吴能友
3.单壁碳纳米管储氢的统计理论模型 [J], 张帆
4.单壁碳纳米管的制备及其在储氢方面的应用 [J], 郭丽华;王海燕;李井申;李瑞波
5.碳纳米管储氢技术研究成果有望推动氢能进入使用阶段 [J],
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储氢碳纳米管复合材料性能及其应用
碳纳米管：碳纳米管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。
作为吸附氢气的材料 ,碳纳米管既与传统的多孔碳材料有相似之处 ,又有很大的区别。
由于范德华力的作用 ,单臂碳纳米管集结成束 ,束状产物相互作用进一步形成宏观形态的碳纳米管。
碳纳米管储氢机理
物理吸附：理想的氢气吸附剂应具有以下特征 : ( 1) 存在大量均匀的微孔。
(2) 少量的大孔。
( 3) 高导热率。
碳纳米管同时具有以上 3 个特征。
理论计算表明 ,碳纳米管 (单壁) 能够通过类似于纳米毛细作用将 HF 分子稳定在管腔中。
分子尺度的微孔能吸附大量气体 ,因为这种材料的孔壁具有吸附势 , 能够增大气体密度。
电化学吸附：气体在碳纳米管中物理吸附的驱动力是压力或者是低温 ,而电化学吸附的驱动力是电势。
用电弧法制备的产物中包含直径为 017～112nm 的单壁碳纳米管 , 将它们与铜粉或金粉以 1 : 4 的质量比混合并压制成电极。
实验表明 ,电极中铜粉对储氢性能有促进作用。
在电化学储氢过程中 , 水在碳纳米管表面电解 , 产生的氢气进入碳纳米管内部。
充电过程中 ,吸附为控速步骤 ;放电过程中 ,氧化为控速步骤和Ni 粉一起压制成的碳纳米管电极反应活性高 ,具有较大的峰电流。
而峰电压和金属 Ni 的峰电压相同 , 则说明活性点为Ni 。
储氢机理推测为 :
Ni + H2 O + e-→ Ni H ad + OH-(控速步)
Ni H ad + MW NT(多壁碳纳米管) → MW NTH ad + Ni
储氢碳纳米管复合材料的应用
储氢碳纳米管复合材料的应用可分为两大类。
第一 ,把储氢碳纳米管复合材料作为氢的存储体 , 提供氢源或是把储氢碳纳米管复合材料作为电极使用。
第二 ,把储氢碳纳米管复合材料作为高级燃料 ,专供航空或火箭导弹的推进剂使用。
氢的最大特点是单位质量的燃烧能量很大 ,而且还有可能将热能转化为电能。
另外 , 氢燃烧后变成水 ,因而不产生有毒气体 ,并且二氧化碳的释放量微乎其微。
在不久的将来 ,储氢碳纳米管复合材料在国防及民用工业将得到广泛应用。