水合物储氢技术的研究进展

氢能开发与利用的关键在于氢气的储存.目前现存的储氢技术和材料没有一种能满足工业实用的要求,作为一种新型的储氢材料,氢气水合物以其特有的优点被认为是一种比较理想的储氢材料.介绍了氢气水合物的特性,综述了水合物储氢技术的发现、发展、研究现状及优缺点.水合物储氢技术的关键在于使其生成条件更容易实现,最终达到提高水合物中储氢量的目的.由于在低温下生成氢气水合物的压力不需太高,因此低温制冷技术可以为氢气水合物的研制提供技术支持.     

高压复合储氢罐用储氢材料的研究进展

氢能因来源广、无污染、热值高等特点成为解决能源问题的重要方案。随着燃料电池技术的发展,氢能在车载方面的应用得到进一步拓宽,但氢气的加注、存储问题成为限制氢能汽车发展的瓶颈之一。实现氢气安全高效的存储是氢能规模化应用的关键。目前主要的储氢方式有高压气态、低温液态、固态。通过增加氢气压力和提高容器材料的比强度,可有效提高气态储氢系统的质量储氢密度,但由于气体分子间作用力的影响,高压气态储氢的体积储氢密度较低。同时过高的氢压对安全储氢罐的设计和成本也是一大挑战。通过加压、降温液化氢气实现的液态储氢拥有理想的质量储氢密度和体积储氢密度,但保存液态氢对设备要求十分苛刻,且液化氢气所需能耗为氢燃烧热值的40%,得不偿失。固态储氢方式将氢以原子、离子的形式存储于氢化物中,因此固态储氢材料的体积储氢密度可观,且材料吸/放氢条件温和,安全性高,但固态储氢材料的质量储氢密度不占优势。高压复合储氢罐将高压储氢技术与固态储氢材料相结合,同时拥有气态储氢与固态储氢的优势,是实现安全高密度储氢的有效途径。通过气-固复合的储氢方式,可有效提升高压储氢罐的体积储氢密度,减小储氢罐体积,降低充氢压力,提高安全性。而发展在高压条件下具有良好充/放氢特性的储氢材料是提升高压复合储氢罐性能的关键。TiCr2基、ZrFe2基AB2型合金是主要的高压储氢合金,对它们的研究集中在通过利用不同原子半径、电子结构的合金元素进行A侧和/或B侧元素替代,实现对合金平台压、容量、吸放氢动力学性能的有效调控。但TiCr2基、ZrFe2基储氢合金的质量储氢密度仍然偏低,相比之下,NaAlH4与AlH3具有高的储氢密度,是潜在的高压储氢材料。通过纳米化、掺杂催化剂等手段能够有效降低NaAlH4的脱氢温度,提高其循环稳定性;通过球磨、改善溶剂等方法可提升AlH3的合成产率、改善其结晶性。本文简要介绍了高压复合储氢罐的原理及对高压储氢材料的主要性能要求,着重评述了间隙型储氢合金(TiCr2、ZrFe2)、铝基金属氢化物(NaAlH4、AlH3)两类高压储氢材料的结构、性能特点及研究进展。     

车载储氢研究新进展

参照燃料电池汽车对车载储氢系统单位质量储氢密度与体积储氢密度的目标要求,对目前已应用或处于研发阶段的一些储氢技术的性能指标和存在的问题进行了分析和探讨.并且介绍当前车载所采用或正在研究的主要储氢材料与技术,如高压氢气、液氢、金属氢化物储氢、吸附储氢、金属有机构架储氢等,比较各种储氢技术的优缺点,并指出其发展趋势.     

铝对镁碳储氢材料性能的影响

在球磨法制备镁碳储氢材料的过程中添加铝,制备了储氢材料50Mg40C10Al.用透射电子显微镜、X射线衍射和差示扫描量热分析对储氢材料的粒度、结构和教氢温度进行了测定.结果表明,球磨过程中铝不储氢;添加铝能提高铗碳储氢材料的储氢密度并降低其放氢温度,50Mg40C10Al的储氢密度达5.82%(质量分数),初始放氢温度为227.4℃.     

镁/碳复合纳米材料制备及放氢相转化率研究

引入微晶碳与Mg、Ni等金属复合,制备了70Mg30C4Ni复合储氢材料,其储氢密度在4.56%(质量分数)以上,放氢量为4.50%(质量分数),放氢时间为8min.260℃恒温放氢在65min内可释放出77%的氢气,说明Ni对镁碳复合储氢材料放氢性能具有较好的催化作用.通过计算,其平均纳米晶粒度为27.6nm.     

压电材料对含铂活性炭氢气吸附性能的影响

用机械混合法制备含有不同质量分数铂的活性炭,研究了压电材料PMN-PT产生的电荷对含铂活性炭氢气吸附性能的影响。结果表明,在高压氢气条件下PMN-PT产生的电荷能增强铂和活性炭颗粒对氢气分子的吸附,并加速氢气分子的解离和氢原子的扩散,使含铂活性炭的储氢量明显提高。铂产生的氢溢流作用有效地提高了活性炭的氢气吸附量。在室温和8 MPa氢气压力条件下PMN-PT使活性炭(NAC)氢气吸附量产生的增长幅度为15%,使含有质量分数0.83%、1%和1.25%铂的活性炭氢气吸附量增长的幅度分别为36.5%、39.3%和43.9%。     

生物质活性炭的微结构调控及其储氢性能研究

以生物质玉米芯为原料,采用氢氧化钾活化的方法制备了一系列具有高比表面积的活性炭。制备的样品通过热重和氮气吸脱附进行表征,并对样品进行了储氢性能测试。结果表明,碱碳比和活化温度对活性炭的比表面积和总孔容有很大影响,并且随碱碳比和活化温度的升高,活性炭中的微孔比例逐渐减小。储氢测试结果表明,碱碳比为4,活化温度为850℃时,样品的储氢性能最好(-196℃、0.1 MPa下为3.21%,4.0 MPa下为5.80%)。分析活性炭储氢量与微孔孔容的关系可知,吸附氢气最有效孔径随气体压力的变化而变化。0.1 MPa下,孔径为1.5~2nm的孔最有利于氢气吸附,而更高压力下(4.0 MPa),孔径为0.85~1.5nm的孔型更有利于氢气吸附。     

球磨反应合成镁基复相储氢合金的研究

采用x射线衍射（XRD）、差热分析（TG，DSC）等方法研究了Mg和预处理Al粉（主要成分为A1和Ni）在高纯氢气气氛下的反应合成过程，分析了球磨反应合成对反应产物的相组成及放氢性能的影响。结果表明：Mg粉和预处理铝粉在氢气气氛作用下可直接氢化生成纳米尺寸的MgH2、Mg（AlH4）2等镁基复相储氢合金，该合金在较低的温度下即可放氢，并探讨了放氢机理。     

氢气瓶疲劳检测实验舱温度控制系统设计

为了填补储氢气瓶在大温域跨度条件下的疲劳检测试验系统的研究空白,针对氢气瓶充放氢过程中存在的易燃易爆等风险特性设计了符合国家标准的氢气瓶疲劳检测实验舱温度控制系统,采用液体载冷进行间接温控,隔绝了电气设备与氢气瓶检测实验舱的直接接触,降低了爆炸风险,试验验证了系统可以实现实验舱内-40-85℃温度范围内的温度环境模拟和...     

固体储氢材料的研究现状及发展趋势

氢能是清洁、可再生能源,可以提供稳定、高效和无污染的动力,在航空航天、汽车等领域有广阔的应用前景。在氢能技术的发展过程中,氢气的储存是至关重要的环节。氢气的储存分为高压压缩储存、低温液化储存以及固体材料的物理或化学吸附储存3种方式。其中,高压压缩储氢能耗高、储氢量小;低温液化储氢不但能耗高而且要求储存罐要有极其好的隔热性能。然而,固体材料储氢能有效弥补以上2种方式的不足,并且安全度高、运输方便。对近年来不同固体储氢材料的研究进展进行了简单的概括,分析了不同温度不同压力条件下不同材料的储氢性能及储氢容量,并展望了固体储氢材料的未来发展趋势。     

活性炭对THF水合物储氢特性影响的实验研究

该实验利用高压水合物实验研究装置,在恒容条件下,研究了温度为1℃、压力分别为6.4 MPa、7.4MPa和8.4 MPa、四氢呋喃(简称THF)摩尔浓度为5.0％时,活性炭对THF水合物储氢特性的影响.研究结果表明,不加活性炭时的平均诱导时间为333 min,加活性炭时的平均诱导时间为250 min,所以活性炭可以在高...     

Hydrogen storage capacity of single-walled carbon nanotube prepared by a modified arc discharge

Single-walled carbon nanotubes (SWCNTs, the mean diameter of 1.35 nm) were produced by a modified arc discharging furnace using a mixture powder of KCl and Co-Ni alloy as catalyst at 600°C. The hydrogen storage capacity of SWCNTs was enhanced by the mechanism of atom hydrogen spillover from the supported catalyst. The temperature effect on the hydrogen storage capacity of as-grown SWCNTs was investigated. The relative experiments of SWCNT hydrogen uptake and release were carried out by a high-pressure volumetric gas-adsorption measurement system. The experimental results indicated that the hydrogen storage capacity of SWCNTs increased with the environmental temperatures decreasing. The hydrogen storage capacity of SWCNTs was up to 1.73 wt% at 77 K for 2 hours under the pressure of 10 MPa, and the corresponding releasing hydrogen capacity is about 1.23 wt% under ambient pressure.     

雾化贮氢合金的电化学活化性能

用铝盐水溶液对雾化贮氢合金的表面进行化学处理,以改善其电化学活性,结果表明,处理后的雾化合金第一周期放电容量即达到231mA.h.g^-1,未处理合金的第五周期放电容量只有185mA.h.g^-1,AES和XPS分析表明,表面氧化层的性质是影响雾化合金在碱溶液中活化的重要因素。     

基于压缩式循环的CO2水合物蓄冷系统SDS强化实验研究

本文基于压缩式循环原理,采用水冷式直接接触式蓄冷系统,研究了不同充注压力(3.5、3.6、3.7、3.8、3.9、4.0 MPa)和不同质量浓度(0.3、0.5、0.7、0.9 g/L)的十二烷基硫酸钠(SDS)溶液中,CO2水合物的生成特性和蓄冷特性。根据实验数据对蓄冷量、蓄冷速率和CO2水合物生成质量进行计算,结果表明:与未添加SDS的溶液相比,含有不同质量浓度的SDS溶液中,系统的预冷时间和蓄冷时间均缩短,水合物生成质量、总蓄冷量及平均蓄冷速率均有所提升,且随着充注压力的不断提高,系统的蓄冷性能也不断加强。当充注压力为4.0 MPa,SDS溶液质量浓度为0.5 g/L时,预冷时间(5.58 min)和蓄冷时间(10.92 min)达到最短。此时,系统的总蓄冷量(4021.2 kJ)、潜热蓄冷量(2476.8 kJ)、CO2水合物生成质量(4.95 kg)及平均蓄冷速率(6.14 kW)均达到最大值,即系统蓄冷能力达到最强,说明SDS对于本系统的CO2水合物蓄冷性能具有明显的强化效果。     

Leaching copper from shredded particles of waste printed circuit boards

Leaching copper from shredded particles of waste printed circuit boards (PCBs) was carried out in sulfuric acid solution using hydrogen peroxide as an oxidant at room temperature. The influence of system variables on copper recovery by leaching was investigated, such as sulfuric concentration, amount of hydrogen peroxide addition, waste PBCs particle size, presence of cupric ion, temperature and time. The results shown that the optimum addition amount was 100mL 15 (wt%) sulfuric acid solution and 10 mL of 30% hydrogen peroxide for leaching 10 g waste PCBs powder with a solid/liquid ratio of 1/10 for 3h at room temperature (～23 °C). Moreover leaching temperature and initial copper ion concentration had insignificant effect on the leaching recovery of copper. The effect of different particle size of shredded waste PCBs on leaching of copper was investigated under the optimum leaching condition. The results revealed that shredding pieces of waste PCBs smaller than 1mm was efficient and suitable for copper leaching. Then the leaching solution was concentrated to crystallize CuSO(4)·5H(2)O, and crystal liquor was reused for the next cycles.     

镁基储氢合金氢化物Mg2NiH4的制备及性能研究

以不经压制的Mg、Ni混合粉末为原料,利用氢化燃烧合成法在合成温度850 K和1.8 MPa初始合成氢压下制备了镁基储氢合金氢化物Mg2NiH4,并利用XRD及PCT仪分析了其物相组成和储氢性能.研究表明,产物由单一物相Mg2NiH4组成,无未反应的Ni和不完全氢化的Mg2NiH0.3;相对于传统熔炼法制备的Mg2Ni,氢化燃烧合成产物具有更高的氢化活性,在没有任何活化处理的前提下,第一次吸氢就能以很快的速度达到饱和吸氢量,同时在任何吸氢温度下均具有较好的吸氢动力学性能,且随温度的降低,最大吸氢量降低幅度较小,平台压和吸放氢温度的关系为:lgP(0.1 MPa)=-3 187.6/ T 6.362 4(吸氢),lgP(0.1 MPa)=-3 468.4/T 6.694 3(放氢).     

纳米炭纤维的储氢性能初探

主要阐述了用流动催化剂法制备的纳米炭纤维的储氢特性,发现在室温下纳米炭纤维可以快速大量吸氢纳米炭纤维的储氢量远远高于目前各种储氢材料的储氢容量100nm左右的炭纤维的储氢容量高达10％以上（质量分数）,如此高的储氢容量使其在燃料电池等方面具有厂阔的应用前景.     

MlNi_4Co_(0.6)Al_(0.4)储H_2合金表面吸H_2的TDS研究

用热脱附谱 (TDS)对不同表面处理的富La混合储H2 合金MlNi4 Co0 6Al0 4 粉末样品进行H2 气吸附和脱附特性的比较和研究。未经表面处理的粉末样品 ,只测到一个H2 脱附峰 (α峰 ) ,脱附温度在 40 0K左右 ;经 6molKOH溶液 ,在 80℃下处理 6h的MlNi4 Co0 6Al0 4 粉末样品 ,有 2个H2 热脱附峰 (β峰和γ峰 ) ,脱附温度分别在 5 40和 6 30K处 ;而用 6molKOH 0 0 2molKBH4 溶液处理后 ,则有 3个H2 热脱附峰 (α峰 ,β峰和γ峰 ) ,脱附温度分别在 40 0 ,5 30和 6 40K处。TDS研究表明 ,热碱加还原的处理使材料表面对H2 气吸附的活性和容量提高 ,并使各个吸附态的扩散和转变更加容易。     

储氢材料67Mg29C3Ni1Al的放氢动力学研究

采用氢气反应球磨法,将煤基微晶碳及少量Ni和Al添加到镁粉中在1MPa氢气中球磨3h制得储氢材料67Mg29C3Ni1Al.放氢测试结果表明,温度越高,放氢速度越快,放氢量越大,数据拟舍得出放氢反应为表观一级反应.根据阿伦尼乌斯方程计算得出,在300～350℃范围内,放氢反应表观活化能为(138.0±6)kJ/mol.与储氢材料70Mg30C及纯MgH2相比,微晶碳和催化剂Ni、Al缩短了储氢材料的放氢时间,加快了放氢速度,提高了放氢量,降低了表观活化能,放氢动力学性能得到了改善.     

Hydrogen storage in polymer-functionalized Pd-decorated single wall carbon nanotubes

Palladium is usually supported on porous materials in the form of nanoparticles. The hydrogen storage capacity of such a system is usually much higher than the separated capacity of the metal (approximately 0.7 H/Pd) and the support. Pd nanoparticles provide a source of hydrogen atoms by dissociation. The atomic hydrogen spills over from the Pd structure to the support via surface diffusion and this phenomenon is known as hydrogen spillover. In this study commercial SWNTs were dispersed in PEG 200 solution. Then the precursor PdCl2 in PEG 200 was added and the whole left to react under stirring with reflux at 200 degrees C for 1 h. Succeeding washings with ethanol and centrifugation followed for several times and finally the sample was dried at 60 degrees C. Through this procedure a 3 wt% Pd loading was achieved whereas the TEM derived nanoparticle size distribution indicated a 50% percentage of Pd nanoparticles with diameter less than 8 nm. Hydrogen isotherms up to 2 MPa were carried out with the gravimetric method. The defined storage capacity of 1.2 wt% at 0.2 MPa was quite satisfactory. However, a 0.2 wt% portion of this storage capacity was attributed to the formation of water molecules through reaction of H atoms with the dissociatively adsorbed oxygen atoms on the Pd nanoparticles. This conclusion was educed from a series of thermal desorption experiments following the H2 adsorption/desorption cycles and regeneration. Through this set of experiments several other important parameters were defined as the temperature for complete hydrogen desorption and the optimum conditions for PEG removal.