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。     

金属材料常温高压氢脆研究进展

氢能及燃料电池技术是我国当前重点发展的前沿技术之一。安全经济的氢气储运技术是氢能利用推向实用化、产业化的关键，35-75MPa高压储氢是现阶段可以商用的一种储氢方式。金属材料长期在常温高压氢环境中使用，有可能发生氢脆，引发脆性破坏事故。为确保高压储氢系统长期、稳定、可靠地运行，必须考虑金属材料常温高压氢脆问题。本文以国内外研究成果为基础，介绍常温高压氢脆机理，分析几种金属的抗氢脆性能，并提出我国高压容器用钢抗氢脆性能研究的建议。     

高压氢气泄漏扩散数值模拟

氢气作为未来能源的载体前景十分广阔，随着氢气的广泛应用，高压氢气的泄漏事故的产生将不可避免。本文基于FLUENT软件的物质传输与反应模块建立了输氢管道、储氢罐泄漏扩散的模型，提出了研究氢气泄漏扩散的数值模拟方法。通过模拟求解得出了氢气含量在模拟区域的分布等结果。对结果进行分析，得到了氢气泄漏后的扩散特性。研究结论可以为处理高压氢气泄漏提供一定参考。     

Ti-Cr-Mn-M(M=V、Fe、Ni、Cu)合金的储氢性能

为改善Ti(Cr-Mn)2 AB2型合金的储氢性能,采用A侧过化学计量和过渡金属部分替代Mn进行多元合金化,系统研究了Tix(Cr-Mn-M)2(x=1.0,1.1;M=V、Fe、Ni、Cu)合金的储氢性能.研究结果表明,V、Fe、Ni、Cu部分替代Mn进行多元合金化后,合金主相仍保持C14(MgZn2)型Laves相,合金晶胞体积增大.合金化元素部分替代Mn后合金的活化性能得到明显改善,合金吸放氢量增大,吸放氢压力滞后减小.除Fe使合金放氢平台压力有所升高外,其余合金化元素均使合金的吸放氢平衡压力有不同程度的降低,这是由于合金的晶胞体积增大所致.在所形成的合金中,以Ti1.1Cr1.2Mn0.5CuO0.3的综合性能最好,其室温下吸放氢量分别达到1.95%和1.72 9,6(质量分数).采用该合金与自制的轻质高压储氢容器(工作压力为40MPa)复合组成金属氢化物复合式高压储氢器,对其储氢密度的计算结果表明,当储氢合金的填充量(体积分数)达到0.20时,该复合式储氢器总的体积储氢密度将提高57%.     

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.     

二维材料MXene在储氢领域的应用研究

寻找清洁高效的能源已经成为了人类可持续发展的优先目标,氢能作为绿色高效的能源已然成为了当今世界关注的焦点。目前,常用的储氢方式例如使用高压将氢气压缩进气瓶或低温液化都具有一定的安全问题,因此固体储氢的方式受到广泛关注。其中对MXene（新型二维材料）等轻量级高性能固体材料的大量探索性研究发现,Ti₂C MXene的最大氢吸附量可达8.6%（质量分数）,远高于美国能源部（2015）规定的金属基氢化物的质量容量(5.5%（质量分数）)。尽管MXene具有巨大的潜力,但其在储氢方面的应用尚未得到充分的探索。介绍了目前MXene作为储氢材料的最新研究成果及应用方向。     

金属氢化物储氢装置的研究进展

<正>氢能源是一种新型无污染的清洁能源,但如何实现安全而经济的储存运输是关键技术之一。金属氢化物储氢装置将储氢合金(一般为AB5型、AB2型、AB型、镁系的储氢材料)以一定的方式装填到容器内,利用储氢合金的可逆吸放氢能力,达到储存、净化氢气的目的。与高压气态储氢相比,金属氢化物储氢是一种固态储氢技术,具有储氢压     

基于单片机的电力高压断路器故障在线诊断

在现代电力系统中，电气设备在线监测与故障诊断可以即时连续记录各种影响断路器寿命的相关数据，对这些数据的自动化处理可以及早发现故障隐患，实现基本的状态维护。本文在分析了电力系统高压断路器的组成，提出了把在线故障诊断这一功能嵌入到单片机中，并以高压断路器为主要研究对象，实现监测，诊断，保护的集成化。     

一种新型储氢材料一纳米炭纤维的制备及其储氢特性

利用气相流动催化法和高压容积法对纳米炭纤维的大量制备及其储氢特性进行研究，结果表明，利用在小型装置上优化的制备工艺参数，在反应空间扩大7倍的中型装置中可以实现纳米炭纤维的大量制备，在制备过程中加入拔流管能够改变炉管中的气流状态，从而影响纳米炭纤维的直径和产率，拔流管放置在适宜的区域，能够得到直径较细、纯净、碳源转化率达30%的纳米炭纤维，实验发现纳米炭纤维的表面处理是影响其储氢性能的主要因素，经过适当表面处理的纳米炭纤维，其储氢容量达到10%。     

一种新型储氢材料——纳米炭纤维的制备及其储氢的研究

氢能是理想的清洁能源之一,已引起人们广泛的重视。为了充分利用氢能使用的分散性及不连续性等优点,必须解决氢的储存及运输问题,储氢材料则可能是可供选择的最佳方法。储氢材料的研究是氢能利用的关键技术,具有高储氢容量的纳米炭纤维的研究将促进氢能的发展。 本项目以具有高储氢能力的纳米炭纤维的制备和储氢特性研究为目标,利用气相流动催化法和高压容积法对纳米炭纤维     

储氢材料的研究与应用

叙述了储氢金属材料的研究发展状况以及储氢材料在储存和运输氢气、分离和净化氢气、空调制冷、制作热传感器和二次电池等方面的应用。     

高压氢气储运设备及其风险评价

氢气作为新兴的可再生能源栽体，被誉为21世纪的绿色能源。高压储氢是现阶段可以商用的一种氢能储运技术。氢气是一种易燃易爆的危险化学品，高压储运具有高的风险程度。本文着重分析了高压氢气储运设备的现状，并在风险辨识和评价的基础上，提出了风险控制的措施。     

高密度储氢材料研究进展

氢是一种清洁的燃料,氢能是未来有发展前景的新型能源之一.氢的储存是氢能现阶段开发和利用的瓶颈.氢的储存方法有高压气态储存、低温液态储存和固态储存等3种,其中高压气态储存或低温液态储存不能满足将来的储氢目标.固态储氢是通过化学或物理吸附将氢气储存于固态材料中,其能量密度高且安全性好,被认为是最有发展前景的一种氢气储存方式.高密度储氢材料由轻元素构成,包括铝氢化物、硼氢化物、氨基氢化物、氨硼烷等,理论储氢质量分数均达到5%以上.综述了高密度储氢材料的研究进展,认为高储氢容量、近室温操作、可控吸/放氢、长寿命的轻质氢化物材料有希望达到燃料电池和移动氢源应用的目标.     

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。     

燃料电池车车载储氢系统的技术发展与应用现状

综述了燃料电池车车载储氢系统技术，包括高压氢、液氢、金属氢化物、低温吸附、纳米碳管高压吸附以及液体有机氢化物等的研究进展及其车载应用现状。参照燃料电池车对车载储氢系统单位重量储氢密度与体积储氢密度的目标要求，对目前已应用和处于研发阶段的一些储氢技术的性能指标和存在问题进行了分析讨论。同时对目前该领域的若干新的研究报道，如超高压轻质复合容器、混合储氢容器、b.c．c．储氢合金、超级活性碳和“浆液”双相储氢等，也作了简要介绍。     

空心玻璃微球储氢研究进展

随着化石燃料的不断使用,CO₂的排放量显著上升,从而严重影响了当今生态环境,为了减少CO₂的排放,利用新能源代替化石燃料迫在眉睫。氢能源具有高热值、CO₂零排放的优点,是化石燃料的良好替代品,但是其密度小、沸点低导致其储存难度大,从而限制了其大规模应用。现阶段氢能源采用高压储氢罐进行储存,存在储氢容量低、运输成本高以及氢脆现象等缺点。新型储氢材料和技术的开发是氢能源大规模商业应用的关键。空心玻璃微球(Hollow Glass Microspheres, HGMs)作为一种中空小尺寸耐压材料,具有良好的稳定性、储氢容量大、成本低、无氢脆等优点,在储氢方面有着巨大的潜力。对空心玻璃微球储氢的进展进行综述,介绍空心玻璃微球储氢机理、影响因素等,并进一步重点介绍了氢气释放速率以及响应时间的研究。     

高容量储氢材料的研究进展

氢能是一种理想的二次能源.氢能开发和利用需要解决氢的制取、储存和利用3个问题,而氢的规模储运是现阶段氢能应用的瓶颈.氢的储存方法有高压气态储存、低温液态储存和固态储存等3种.固态储氢材料储氢是通过化学反应或物理吸附将氢气储存于固态材料中,其能量密度高且安全性好,被认为是最有发展前景的一种氖气储存方式.由轻元素构成的轻质高容量储氢材料,如硼氢化物、铝氢化物、氨摹氢化物等,理论储氢容量均达到5%(质量分数)以上,这为固态储氢材料与技术的突破带来了希望.新型储氢材料未来研究的重点将集中于高储氢容量、近室温操作、可控吸/放氢、长寿命的轻金属基氢化物材料与体系.     

浅谈高压断路器在线监测技术

本文介绍了高压断路器运行状态监测的方法,并对在线监测技术进行了阐述,指出在线监测技术监测的内容丰富,并能迅速的对信息进行处理,对提高断路器故障的预防、识别、分析、诊断和处理有着极大的辅助作用,提出为加强设备管理,提高电力设备运行的安全稳定性,在高压断路器设备上应用在线监测技术已成为一种必然的发展趋势,高压开关设备制造厂商在产品研发时考虑采用在线监测技术,将成为未来发展的一种趋势。     

纳米金属有机框架材料的储氢性能研究

采用溶剂热法制备了纳米金属有机框架材料,通过粉末x射线衍射(PXRD)、高分辨透射电镜(HRTEM)、红外光谱(FT-IR)、热重分析(TG)、差示扫描量热法(DSC)和压力-组成-温度测试仪(PCI)等分析和表征手段,获得了该材料结构、形貌、热稳定性和吸附性能等信息.该材料对不同吸附质(如水0.19 g/g和苯0.41 g/g),表现出不同的吸附能力,并具有双亲功能.在77 K,1.5 MPa条件,其储氢量为3.2%(质量分数,下同),包含微孔内填充的高压氢气时为3.4%,包含中孔、微孔内填充的高压氢气时为3.9%.     

镁基复合储氢材料的研究进展

金属镁具有储氢密度大、价格低廉、资源丰富等优点,是当前最有发展前景的储氢材料之一,但其动力学性能差,需要高温才能吸收和放出氢气.为了改善其储氢性能,除制备镁基合金外,利用机械球磨法制备镁基复合储氢材料也得到了广泛研究.对目前制备的镁基复合储氢材料进行了分类,并分别介绍了各类的研究进展.