规模化氢液化装置现状及未来技术路线分析

氢能作为零碳能源,是实现我国双碳目标的有效战略途径,随着氢能被纳入我国能源体系范畴,氢能的广泛商业应用即将呈现爆发式增长。受限于氢的物理特性,氢能利用过程中的高能量密度储运技术一直是制约其发展的瓶颈之一,液氢作为储氢密度最大的方式,其规模化制取技术是解决氢能应用环节中高效储运和规模化利用的有效途径。本文对当前全球已知的规模化氢液化装置的液氢产能规模和运行状态进行了统计分析,介绍了主要生产国的工业氢液化装置,比较了三种基本氢液化原理,总结了实际工业装置特点,对当前提出的规模化概念型氢液化系统原理和能效进行了分析,提出了未来发展应参考的设计特点和建议性阶段发展方向,为氢能的高效规模化储运技术发展提供有效支持,加速实现氢能的广泛商业化应用。     

等离子体法制备掺杂Ni碳材料的储氢性能

引言氢能是可再生的理想洁净能源,人类出于对环境的保护和化石燃料趋于短缺的考虑,太阳能和氢能的利用已是本世纪能源领域发展的必然趋势。特别是在燃料电池迅速发展并获得突破的今天,更安全、灵活和有效的氢能储藏技术的研究受到全球的广泛关注[1]。在吸附储氢材料中,碳质材料由于其质量轻、比表面积高和合适的结构引起了广泛的重视[2-10]。Yang等[11-12]发现在碳上掺杂过渡金属(Rh、Pt、     

基于物理吸附的炭基储氢材料研究进展

开发安全、高效、经济的储氢技术是氢能产业发展的关键因素。介绍了现有的储氢技术及其特点，重点分析和综述了几种基于物理吸附的炭基储氢材料的性能特点和研究进展，包括活性炭、活性碳纤维、碳纳米纤维、碳纳米管和碳气凝胶，总结并展望了基于物理吸附的炭基储氢材料的发展趋势。     

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。     

新型氢能储备技术研究进展现状

氢能作为最具应用前景的清洁能源之一,在未来发展中占有重要地位。氢能储备技术是限制现阶段氢能应用的关键,本文简述了现有氢能储备技术工艺的原理及优缺点,着重分析了石墨烯新型储氢材料的发展和应用,为下一步储氢技术的发展提供了理论指导。     

氢能产业发展展望—制氢与氢能储运

氢能是具有发展潜力的清洁能源。介绍制氢技术、储氢技术、氢气运输等方面氢能产业发展前景。     

固体储氢材料的研究进展

氢的廉价制取、安全储运以及高效应用是目前氢能研究领域的重点,而安全、高效的氢储运是实现氢能规模化应用的技术关键,因此高容量固态储氢材料的研发具有重要的学术意义和应用价值。固体材料储氢因储氢密度大、安全系数高而成为最有前景的储氢技术,得到了研究者们的广泛关注。本文针对目前国内外固体储氢材料研究现状,论述了几种固体储氢材料的研究进展,包括物理吸附类储氢材料、金属基储氢材料、配位氢化物和水合物储氢材料。重点评述了固态储氢材料中最具发展潜力的镁基储氢材料,并阐述了合金化、纳米化、添加催化剂以及复合轻金属配位氢化物等几种改性方法对镁基储氢材料储氢机理、微观结构、热力学性能、动力学性能的影响。制氢-储氢-用氢一体集成化设计应是固态储氢尤其是镁基储氢产业化应用发展道路,而镁基固态储运氢技术的发展,将可能实现氢气安全高效及大规模储运。     

储氢材料的研究分析

氢能作为一种可再生能源,为了使其有效的利用的关键技术是开发出安全、经济、便携的存储体系.综述了几种储氢材料,如金属氢化物、配位氢化物、碳基纳米材料以及石墨烯储氢材料,同时简要介绍了石墨烯的几种制备方法及其性质.最后对该领域的研究方向进行了总结和展望.     

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。     

具有裸露金属中心的多孔金属-有机骨架储氢材料

作为绿色能源,氢能受到了广泛关注,而先进的储氢方法则是实现氢能规模应用的关键之一。介绍了多孔金属-有机骨架（MOFs）储氢材料的研究现状、存在的问题、引入裸露金属中心的方法、裸露金属中心元素类型及配位环境对储氢性能的影响。     

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。     

制氢方法及储氢材料研制进展

随着环境保护意识的日益增强和石油、煤资源的日渐枯竭 ,寻找新的洁净能源已列入人们的议事日程。氢就是一种洁净能源。介绍氢的各种制备方法及近年来储氢材料的研制进展 ,并阐述氢及储氢材料的应用领域。     

新型贮氢材料的研究进展

氢能作为资源丰富、绿色环保的清洁能源而被广泛研究,氢的贮存和运输是氢能应用的关键。金属络合氢化物、碳纳米管、沸石具有较高的贮氢容量,成为贮氢材料研究的热点。综述了金属络合氢化物、碳纳米管、沸石等新型贮氢材料的研究进展,讨论了各种贮氢材料的特点与性能,对其实用性和应用前景进行了分析。     

利用氢气资源发展氢能经济

简述了氢气的生产工艺及用途。介绍了我国氢气的消费现状,特别是氢能的开发,即燃料电池汽车的应用。提出了合理利用氢气资源优势,开发氢能源、发展氢能经济,绿色环保低碳节能,实现人与自然的和谐发展。     

我国氢能产业发展和氢资源探讨

分析了我国氢能产业近期发展情况,我国氢能产业正步入快速发展机遇期。指出氢能是21世纪最具发展潜力的一种清洁二次能源,具有"清洁、高效、安全、可持续"四大特点,被誉为未来世界能源架构的核心。重点讨论了我国氢资源和绿色氢气制备问题,指出目前实际使用的氢气包括"灰氢""蓝氢"和"绿氢"三大类,显然"灰氢"不可取,"蓝氢"可以用,"废氢"可回收,"绿氢"是方向。讨论了加快氢能系统建设,建立发展氢气存储和运输系统及加氢站基础设施建设等问题。未来,我国氢能产业发展潜力巨大,但是在下决心大力发展氢能产业时,需要高度注意目前存在的实际情况和困难,要防范一系列的产业风险,做到有序发展,稳中有进,才能实施氢能产业的可持续发展。     

Hydrogen adsorption in a copper ZSM5 zeolite: An inelastic neutron scattering study

Currently microporous oxidic materials including zeolites are attracting interest as potential hydrogen storage materials. Understanding how molecular hydrogen interacts with these materials is important in the rational development of hydrogen storage materials and is also challenging theoretically. In this paper, we present an incoherent inelastic neutron scattering (INS) study of the adsorption of molecular hydrogen and hydrogen deuteride (HD) in a copper substituted ZSM5 zeolite varying the hydrogen dosage and temperature. We have demonstrated how inelastic neutron scattering can help us understand the interaction of H₂ molecules with a binding site in a particular microporous material, Cu ZSM5, and by implication of other similar materials. The H₂ molecule is bound as a single species lying parallel with the surface. As H₂ dosing increases, lateral interactions between the adsorbed H₂ molecules become apparent. With rising temperature of measurement up to 70 K (the limit of our experiments), H₂ molecules remain bound to the surface equivalent to a liquid or solid H₂ phase. The implication is that hydrogen is bound rather strongly in Cu ZSM5.

Using the simple model for the anisotropic interaction to calculate the energy levels splitting, we found that the measured rotational constant of the hydrogen molecule is reduced as a consequence of adsorption by the Cu ZSM5.

From the decrease in total signal intensity with increasing temperature, we were able to observe the conversion of para-hydrogen into ortho-hydrogen at paramagnetic centres and so determine the fraction of paramagnetic sites occupied by hydrogen molecules, ca. 60%.     

纳米碳管吸附储氢

由于纳米碳管具有独特的结构和性质，纳米碳管吸附储氢一直是纳米碳管以及氢能利用技术研究的热点问题。国内外众多的实验研究结果和理论分析也展示了纳米碳管所具有的优良吸附储氢性能和广泛的应用前景。对纳米碳管储氢过程进行更为深入的实验和理论研究将有助于推动储氢技术和氢能的开发利用。     

有机固体废弃物热化学制氢研究进展

氢气是理想的清洁能源,也是重要的化工原料。但是,目前的制氢技术多以化石燃料为原料,制氢过程具有高能耗和高污染的弊端,这使氢能的清洁属性大打折扣。随着社会经济的发展和城市化进程的加快,城市固体废弃物的产量逐年递增,这其中的大部分有机物都有成为制氢原料的潜力。以有机固体废弃物（简称“有机固废”）为原料的制氢工艺对于氢能的清洁化发展和固废的资源化利用具有双重意义。本文以有机固废热化学转化制氢过程为对象,对该过程的原料预处理、技术路线、催化剂和吸附剂、技术经济分析、生命周期评价和生态风险评估等方面的研究进展进行综述,重点聚焦大型中试装置和工业化示范项目。通过分析各类技术路线的优劣性,总结得出新型热化学转化制氢技术受成本和装备的限制,大规模利用进展缓慢。在传统热化学转化制氢领域中,有机固废气化制氢最具大规模应用潜力。根据有机固废制氢的发展现状,还对该领域催化剂和吸附剂未来的研究方向以及技术经济分析和生命周期评价的热点问题进行讨论。最后对有机固废制氢的前景作出展望。