单壁碳纳米管储氢的量子理论模型

一些研究结果表明,碳纳米管是一种很有前途的储氢材料,并且这已成为纳米材料应用研究中的一项热点内容。尽管在碳纳米管储氢方面已有一些实验结果,但是就其储氢机理的研究还很不深入。在对单壁碳纳米管储氢问题的研究中,提出了碳纳米管的量子理论模型,根据解定态Schr?dinger方程,得出了H2分子沿管的径向穿透几率,从量子隧道贯穿角度,阐述了单壁碳纳米管的储氢机制。     

单壁碳纳米管储氢的统计理论模型

氢能是一种洁净的可再生的能源,从长远的观点看,氢能的发展与利用能够使能源结构发生重大变化。一些研究结果表明,碳纳米管是一种很有前途的储氢材料,并且这已成为纳米材料应用研究中的一项热点内容。尽管在碳纳米管储氢方面已有一些实验结果,但是就其储氢机理的研究还很不深入,特别是储氢量的理论公式还难以见有报道。从碳原子对氢分子的吸附作用出发,提出统计理论模型,得出了储氢量公式,并与一些实验结果基本符合。这为碳纳米管储氢研究提供了理论依据。     

储氢技术研究进展

介绍了高压压缩储氢、深冷液化储氢、金属氢化物储氢、碳纳米管吸附储氢及有机液体氢化物储氢等几种储氢技术的发展现状,并指出储氢技术未来的发展方向.     

碳纳米管制备及其储氢研究现状

随着传统资源日益枯竭,人们迫切需要寻找新的洁净能源。氢能储存是氢能利用的关键,碳纳米管具有高的比表面积及一些普通材料所不具有的特异效应和性能,因此有望成为最佳的储氢材料。系统介绍碳纳米管的各种制备方法,并对其中一些有发展前途的方法如电弧法、激光烧灼法等进行了讨论和比较,分析了这些方法的优缺点。介绍碳纳米管在储氢应用方面的最新研究进展,对碳纳米管在储氢方面所存在的问题进行了分析。     

碳纳米管储氢性能的研究进展

介绍了单壁碳纳米管和多壁碳纳米管对氢气的吸附实验和模拟计算研究进展;综述了该领域的最新研究成果;讨论了碳纳米管储氢性能的可行性和应用前景。     

单壁碳纳米管与新型储氢材料

本文介绍了新能源战略下储氢材料的发展,其中单壁碳纳米管具有特别好的应用前景。最近的研究表明纳米管的最大氢化度依赖于其直径,对于直径约为2.0nm的单壁碳纳米管-氢复合物具有几乎100％的氢化度和通过可逆碳-氢键的形成而达7％以上的重量比储氢容量,并且室温下是稳定的。     

碳纳米管化学吸附剂的研究现状

碳纳米管具有高比表面积、高比表面能、高反应活性的特点,因而吸附性能优异。作为新一代化学吸附剂,碳纳米管的研究在全球范围内受到了广泛的重视。本文介绍了碳纳米管与化学吸附相关的微观结构和特性,综述了碳纳米管在储氢功能和环境污染物吸附处理功能上的应用,并提出了未来发展的方向。     

多壁碳纳米管的球磨处理对其吸附储氢性能的影响

研究了球磨改性对多壁碳纳米管储氢性能的影响,球磨处理前后的碳纳米管微观结构采用TEM和XRD进行表征. 结果发现,球磨处理能使碳纳米管长度变短,管端口打开,缺陷增多,表面积增大,球磨处理12 h的碳纳米管的吸附量从未球磨的1.60%(w)提高到2.55%(w),表明球磨改性能明显提高碳纳米管的吸附量.     

新型储氢材料研究进展

氢能作为一种环保可再生的新型能源,生产技术逐渐走向成熟,成本大幅度下降,将迎来快速发展的机遇期。氢能被广泛利用的关键在于是否能够实现高效储存。本文重点讨论了四类新型储氢材料,即金属络合氢化物储氢材料、碳纳米管储氢材料、沸石以及新型沸石类材料、有机液态储氢材料。文章指出：金属络合氢化物储氢材料储存压力低但循环稳定性差;碳纳米管储氢材料已经有很长的发展历史,安全性高且易脱氢,然而目前对其储氢机理认识不够成熟;沸石以及新型沸石类材料价格低廉,但是对反应条件的要求高;有机液态储氢材料被认为是大规模储存和运输的可行选择,然而昂贵的成本和苛刻的反应条件限制了其发展。文章指出后续需要改进并开发具有较高存储容量和具有经济价值的储氢材料。     

碳基储氢材料的技术研究及展望

本文从功能性材料和纤维缠绕结构性复合材料两个方面,总结了碳基材料在储氢领域的技术进展。功能型储氢材料的技术原理是表面吸附,包括活性炭、活性炭纤维、纳米碳纤维、碳纳米管、石墨烯等,应用的关键在于开发较高温度下的低成本吸附材料。高性能纤维缠绕复合材料是高压储氢技术的研究热点,结合低温技术,可以实现在保证储氢能力的同时降低压力,具有较好的经济性。     

沸石贮氢技术的研究进展

综述了利用沸石进行贮氢的研究进展。从沸石的晶体结构、氢吸附机理、热物理学性质以及实验和理论等方面讨论了沸石贮氢的机理和性能,预测了沸石作为贮氢介质的应用前景,提出了新的贮氢方法及沸石贮氢在实际应用中存在的问题和今后研究的发展方向。     

镁基储氢材料在含能材料中的应用

根据化学结构不同将镁基储氢材料分为镁基储氢合金氢化物、氢化镁和镁基配位氢化物3类,分别介绍了3类镁基储氢材料在含能材料中应用的研究进展;分析了镁基储氢材料在含能材料中的应用前景和存在的问题;介绍了计算机模拟技术在研究镁基储氢材料对推进剂热分解影响中的应用情况。结果显示,镁基储氢材料能够通过促进含能材料的热分解过程提升其能量水平,同时其较高的热稳定性有利于改善含能材料组分的相容性和安定性。镁基储氢合金氢化物、氢化镁和镁基配位氢化物均可显著提高固体推进剂和炸药的应用性能。因此,镁基储氢材料在含能材料领域具有广阔的应用前景。附参考文献47篇。     

液氢储运技术及标准化

液氢作为一种高效的储氢方式,其应用前景十分广阔,但储运技术相对落后、储运环节标准化的缺失限制了液氢产业的快速发展。本文介绍了液氢特性及发展现状,对液氢存储容器类型和运输方式进行对比分析,调研了液氢国内外相关标准现状,并讨论了液氢产业发展对标准体系的迫切需求,阐述了液氢储运技术的难点和未来发展方向,并对液氢储运标准体系的建立进行展望。分析表明,减少液氢储罐的蒸发率、有效降低储运设备成本将是液氢储运技术未来重要的发展方向,液氢储运技术的发展需要建立健全的标准体系,液化天然气相关标准体系对液氢储运标准化具有重要的参考意义。     

成分对汽车用（La0.7Mg0.3）Nix合金储氢特性的影响

为开发出具有高循环寿命和高储氢性能的新能源汽车用稀土镁基储氢合金,考察了铸态和退火态的铸锭/快淬（La_0.7Mg_0.3）Ni_x（x=2.0、2.5、3.0）储氢合金的微观结构、物相组成和储氢特性。结果表明,当x=2.5时快淬法储氢合金具有较好的吸放氢平台压力,PCT曲线中体现出完全脱氢特征,吸氢容量约为1.44%（质量分数）。经过850~950 ℃退火处理,铸锭法（La_0.7Mg_0.3）Ni_2.5储氢合金相较（La_0.7Mg_0.3）Ni_2.0储氢合金具有更高的吸放氢平台压和更宽的吸放氢平台,表明前者具有相对更好的吸放氢性能;不同退火温度下（La_0.7Mg_0.3）Ni_2.5储氢合金的吸放氢平台压较为接近,吸氢和放氢容量可达到1.6%（质量分数）。铸锭法和快淬法（La_0.7Mg_0.3）Ni_x储氢合金中的LaNi₅和（LaMg）Ni₃相会随着退火温度的升高而逐渐转变为（LaMg）₂Ni₇相;铸锭法和快淬法（La_0.7Mg_0.3）Ni_2.5储氢合金的表面粉末颗粒分别在退火温度为950 ℃和900 ℃时最为细小。     

汽车用La0.79Mg0.21Ni3.95储氢合金的制备与电化学性能研究

为开发出高能量密度镍氢电池负极材料,采用真空感应熔炼的方法制备了La_0.79Mg_0.21Ni_3.95储氢合金,对比分析了铸态和退火态储氢合金的物相组成、显微形貌和电化学性能。结果表明,铸态和800 ℃/24 h退火态La_0.79Mg_0.21Ni_3.95储氢合金中都只含有LaNi₅和（La,Mg）₂Ni₇相;升高温度至900 ℃及以上时,储氢合金中形成了不同含量的（La,Mg）₅Ni₁₉和（La,Mg）₆Ni₂₄相。900 ℃/24 h退火态储氢合金的可逆吸放氢性能要高于950 ℃/48 h退火态储氢合金。铸态和退火态储氢合金都在前3周循环过程中到达了最大放电比容量,950 ℃/48 h退火态储氢合金中主要为（La,Mg）₆Ni₂₄相,其具有较高的循环稳定性。铸态和退火态La_0.79Mg_0.21Ni_3.95储氢合金具有良好的电化学活化性能,高倍率放电性能（HRD₁₅₀₀）从高至低的顺序依次为950 ℃/48 h、950 ℃/24 h、900 ℃/24 h、 800 ℃/24 h、铸态;储氢合金的HRD₁₅₀₀与氢扩散速率（D）和交换电流密度（I₀）的变化趋势相同,950 ℃/48 h退火态储氢合金具有最大的HRD₁₅₀₀,这主要与合金电极中含有61.8%（质量分数）的（La,Mg）₆Ni₂₄相、具有较高的D和I₀有关。     

氢能储存技术最新进展

氢能是全球能源技术革命的重要发展方向,在氢能产业发展过程中,开发高效、安全和低成本的氢能储存技术是实现大规模用氢的必要保障和关键。本文综述了当前主流的四种氢能储存技术,即高压气态储氢、低温液态储氢、有机液态储氢、固体材料储氢的原理和技术特点,分析整理了这几种储氢技术的优缺点,讨论了各类储氢方式的最新研究现状和面临的关键挑战,并对未来储氢技术的优化和发展趋势进行了展望。可以发现,为了提高储氢量,研究人员都将重心放在开发具有成本效益、提高能量密度的储氢技术上。其中,高压气态储氢应着力开发低成本、高性能的碳纤维复合材料,降低Ⅳ型瓶的成本;低温液态储氢应把研究重点放在降低液压成本以及寻求廉价易得的保温材料上;对于有机液态储氢来说,寻求高效催化剂可以大幅度提高其储氢能力;固体材料储氢应着力研发高效催化剂,寻求可以提高氢气与材料相互作用力的途径。政府、企业及科研院应大力推进储氢技术的研究,加速氢能产业发展,早日实现碳中和目标。     

以生物质为原料的未来绿色氢能

目前开发氢能技术已具备了推广应用的基本条件,而发展生物质为原料的绿色氢能将有助于解决氢气来源绿色化与氢气储运成本两大问题。本文首先从解决氢能源发展制约因素、实现碳中和目标、加速生物质资源化能源化利用的角度阐述了发展生物质绿色氢能的意义。接着,从氢能产业的政策环境和技术成熟度分析出发,对我国氢能源的制取和储运技术发展现状及存在的问题进行了分析,比较高压、液氢和含氢化合物作为氢载体储运的几种方式,提出以生物质作为氢载体储运具有的突出优势。最后,探讨了生物质氢载体未来的发展方向,对氢生产和储运的多条技术路径成本和产业化前景进行了初步技术经济分析,指出以生物质为原料生产的甲烷、甲醇和乙醇有望成为最先实现产业化的储氢载体,在未来将有可能成为实现氢燃料电池“绿色化”的一种经济可行的方式。     

基于金属氢化物固态氢源的氢燃料电池动力系统特性的研究

以基于金属氢化物的固态储氢技术,与质子交换膜燃料电池(PEMFC)耦合,搭建了基于金属氢化物固态氢源的氢燃料电池动力系统试验台,测试了吸氢压力、放氢温度、氢流量等关键操作参数对氢燃料电池动力系统性能的影响。结果表明,当吸氢压力大于等于0.60 MPa时,固态储氢反应器放氢流量稳定的时间最长可达4500 s以上。当放氢温度大于60℃时,储氢反应器能完全释放氢气,且放氢时间基本相同。放氢流量越小,氢燃料电池动力系统稳定工作的时间越长。     

乙基咔唑液相循环储放氢性能研究

以Raney-Ni为催化剂,对乙基咔唑在高压反应釜中的循环吸放氢过程进行了研究.研究表明:在6 h内,乙基咔唑实现了在较低温度下的储放氢过程,质量储氢密度达到5.61%,目的在于实现乙基咔唑-十二氢乙基咔唑体系在较低温度下的循环储放氢过程,有效推进有机液体氢化物储氢的实用化进程.     

有机液体储氢材料的研究进展

氢气是一种清洁、高效的能量,被视为最具发展潜力的清洁能源,其存储和运输是影响氢能大规模应用的关键问题。常用的储氢方法有高压气态储氢、液化储氢、金属合金储氢和有机液体氢化物储氢等,本文综述了其中受到广泛关注的有机液体储氢材料,分析了多种有机液体储氢材料的储氢原理与特点,认为有机液体储氢容量大,可循环使用,更加高效安全。主要介绍了环己烷、甲基环己烷、十氢萘、咔唑和乙基咔唑等,重点对目前的国内外研究现状进行了阐述。根据分析结果,对其发展前景进行了展望,指出如果利用工业上能够大规模获取的化学原料,如萘系多环芳烃,开发高效低成本加氢脱氢催化剂,研究最适宜的加氢与脱氢条件,可大幅降低储氢成本,有利于氢能的大规模应用与发展。