储氢技术及其关键材料研究进展

氢能是未来能源结构中最具发展潜力的能源载体,氢的廉价制备、安全高效储送以及大规模应用是当今研究的重点,而氢能的储存是其中的关键性问题.本文综述了目前主要的储氢技术和储氢材料,如高压气态储氢、低温液态储氢、合金储氢、有机液体氢化物储氢、碳质材料储氢和金属有机骨架类聚合物储氢等,并对未来的研究方向进行了展望.     

氢能的研究进展

随着可再生能源和生物制氢在氢源的开发、制氢源的开发和制氢技术中的不断拓展,高密度固体储氢材料的进一步研发,以及受燃料电池研究的驱动,氢能系统已经成为洁净能源研究的热点。综述了氢能系统中氢源的开发和制氢、储氢、输氢以及氢能利用5个技术领域的最新研究进展,旨在明确这些技术领域研究中的关键问题及主要研究方向。     

国外储氢材料的研究现状

随着能源问题的不断升级和石油资源的不断减少，由于氢能具有的优异特性被誊为21世纪的能源，许多国家都在加紧部署、实施氢能战略，目前国外开展的储氢材料的研究主要有金属氢化物储氢、碳基材料储氢、化学储氢、压缩低温罐储氢。     

核壳结构纳米镁基复合储氢材料研究进展

氢能的有效开发和应用主要需解决氢的安全、高效储运瓶颈问题。MgH_2具有高储氢容量、资源丰富以及成本低廉等优点,被认为是最具发展前途的一类储氢材料。但是,MgH_2较高吸放氢温度和较慢吸放氢速率限制了其实际应用。核壳结构纳米镁基储氢材料有助于材料储氢性能的改善,目前已取得了大量成果。本文针对国内外纳米镁基核壳结构储氢体系研究现状,归纳了该类储氢材料的制备方法,重点阐述和总结了其吸放氢热力学动力学性能、微观结构、物相变化,并对该领域的研究成果和方向进行了总结和展望,指出调控核壳结构镁基材料的纳米尺寸、添加高效纳米催化剂及其综合协同作用是镁基储氢材料领域未来的研究趋势和重要研究方向。     

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     

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。     

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。     

储氢材料发展现状

氢能作为一种清洁、高效、安全、可持续的新能源。被视为21世纪最具发展潜力的清洁能源，氢的存储是目前制约氢能发展的关键因素之一。本文主要介绍了储氢合金、碳质储氢材料、络合物储氢材料、改性四氧化三铁储氢材料等数种储氢材料的发展现状，简单介绍其储氢机理和应用前景。     

储氢材料的研究进展

氢能源以其可再生性和良好的环保效应成为未来最具发展潜力的能源载体,氢能被公认为人类未来的理想能源,而氢的储存是发展氢能技术的难点之一.本文综述了目前主要的储氢材料,如合金储氢、配位氢化物储氢、碳质材料储氢、有机液体氢化物储氢,并对未来的储氢材料发展进行了展望.     

储氢材料研究进展

氢能作为一种新型的能量密度高的绿色能源,正引起世界各国的重视。储存技术是氢能利用的关键。储氢材料是当今研究的重点课题之一,也是氢的储存和输送过程中的重要载体。本文综述了目前已采用或正在研究的储氢材料,如金属(合金)储氢、碳基储氢、有机液体储氢、络合物储氢、硼烷氨储氢等材料,比较了各种储氢材料的优缺点,并指出其发展趋势。     

新型纳米结构炭材料的储氢研究

氢能是一种清洁的可再生能源。由于传统的储氢材料和储氢技术达不到氢燃料电池电动车的实用要求,储氢问题已成为氢能应用中最急需解决的关键问题。近年来,各种新型纳米结构炭材料的储氢已成为国际上的一个研究热点,引起了人们的广泛关注。但在这一研究领域中一直存在着许多争议和很大的分歧。通过综述国内外近几年来各种新型纳米结构炭材料如单壁碳纳米管、多壁碳纳米管、石墨纳米纤维以及炭纳米纤维等的储氢研究进展,指出了这一领域中需要解决的问题如储氢测试方法的标准化、纳米结构炭材料的评价以及储氢机制和吸附位的研究等。     

PEMFC备用氢能发电站的储氢问题探讨

在介绍目前国内外各种成熟的工业储氢方法,并指出储氢技术研究热点和发展方向的基础上,针对人防工程备用氢能发电站的技术要求,对各种适用的储氢方式进行了比较,探讨了人防工程备用氢能发电站的氢气储存方法,以及氢气安全储存、运输与监控、反应热处理等问题。     

氢溢流在多孔材料储氢性能研究中的应用

多孔材料的储氢性能研究是氢能经济发展的重要课题之一,然而其室温下的储氢性能还不能满足氢存储系统的所有要求。氢溢流被证明是提高多孔材料在室温下储氢性能的有效方法。主要从氢溢流产生的方法及其优缺点,氢溢流在碳基纳米材料、沸石、金属有机骨架和共价有机骨架等多孔材料储氢性能研究中的最新动态进行了详细综述,并指出了当前存在的问题和今后的发展方向。     

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.     

LaNi_5系储氢合金的研究现状及展望

作为一种清洁环保的新型二次能源,氢能已经被越来越多地应用于人们的生活中。氢的有效储存是氢能实用化中的关键步骤。LaNi_5型储氢材料是一种优秀的储氢合金,对LaNi_5型储氢材料进行详细介绍,综述了元素部分取代及合金制备工艺两个方面对合金储氢性能的研究进展。分析了LaNi_5系储氢合金现存的主要问题,对其发展和市场前景做出展望。     

氢能:新型的含能体能源

随着制氢技术的发展和化石能源的缺少,氢能利用迟早将进入家庭,首先是发达的大城市,它可以像输送城市煤气一样,通过氢气管道送往千家万户。储氢技术是氢能利用走向实用化、规模化的关键。根据技术发展趋势,今后储氢研究的重点是在新型高性能规模储氢材料上。国内的储氢合金材料已有小批量生产,但较低的储氢质量比和高价格仍阻碍其大规模应用。镁系合金虽有很高的储氢密度,但放氢温度高,吸放氢速度慢,因此研究镁系合金在储氢过程中的关键问题,可能是解决氢能规模储运的重要途径。近年来,纳米碳在储氢方面已表现出优异的性能,有关的研究国内外尚处于初始阶段,应积极探索纳米碳作为规模储氢材料的可能性。     

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。     

固体储氢材料的研究进展

论述了目前几种主要固体储氢材料的研究进展,包括金属基合金材料(镁系合金、稀土系合金、钛系合金和锆系合金)、碳基材料(活性炭、石墨纳米纤维、碳纳米纤维和碳纳米管)、玻璃微球、配合物以及金属有机框架物。通过比较各种材料储氢的机理与方式、吸放氢的温度与压力、循环寿命,分析了其优缺点,并展望了固体储氢材料未来的发展趋势,认为开发安全稳定高效的复合储氢材料、实现固体储氢材料的工业化制备是未来储氢材料研究的新方向。     

一维碳纳米材料储氢机理及应用前景

氢能的储存是氢能利用的关键，一维碳纳米材料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，有望成为颇具优势的储氢材料。通过简述一维碳纳米材料储氢在各国的研究成果，表明其储氢容量比现有的一般储氢技术高1至2个数量级，引起世人的瞩目；详细介绍了碳纳米纤维的储氢机理，可能包括氢的物理和化学吸附两种形式，详细情况尚待深入研究；除此以外，还有许多诸如：如何提高体积储氢密度和氢的吸脱附速度及动力学和实用条件下的吸放氢研究等问题需要解决。     

储氢材料研究现状和发展动态

储氢材料的开发是解决氢能应用中氢存储技术难题的关键.传统的储氢材料由于其相对较低的储氢量和较高的成本已经渐渐不能满足日益增长的工业需求.