高质储氢合金的制备和应用技术

一、项目简介 能源问题是人类一个重要和长远的问题,氢气能量的开发和利用被视为是解决能源问题的一个重要途径而受到广泛关注。储氢合金是氢能源利用中的一个关键技术之一。这种合金能将气体的氢气以原子的形式储存,其储存密度可以大于液氢状态下的氢气密度,十分有利于氢气的储存和运输。     

新型的稳定态气体——单原子氢

地球上的稳定态氢都是以分子的形式(如水)或双原子的形式存在的。在上世纪人们能在通电情况下将氢分子分裂为单原子态氢,但生成物都是极不稳定的,一旦断电,在百分之一秒至千万分之一秒内它们就又重新结合成稳态——氢分子了。直到最近,两位荷兰科学家一荷兰阿姆斯特丹大学的I.Silvera和M.Walraven才发明了稳定原子态氢的技术。他们应用这种技术生产出了密度为10~(22)-10~(23)个原子/立方米的稳定态原子氢。通过实验测     

金属氢——高能量密度材料

氢是最简单的元素,通常以氢分子的形式存在,常态下是气体,即大家都熟悉的氢气。氢气在低温下能转变为液体(液氢)或固体(固氢),它们都是由     

高效存储氢的含金属镁纳米复合材料研制成功

据美国物理学家组织网近日报道，美国科学家设计出了一种新的储氢纳米复合材料，它由金属镁和聚合物组成，能在常温下快速吸收和释放氢气，这是氢气储存和氢燃料电池等领域取得的又一个重大突破。     

原子磁力仪灵敏度标定方法研究

为了评价和对比原子磁力仪的实际性能指标,梳理了四种常见的原子磁力仪灵敏度指标标定方法:均方根幅度谱、噪声功率谱密度、基于线宽和信噪比的本征灵敏度、原子散粒噪声限。针对四种方法,采用非线性磁光旋转铷原子磁力仪的实测数据进行对比分析。分析结果表明,噪声功率谱密度是原子磁力仪灵敏度最适用的标定方法,能够真实反映原子磁力仪的实际性能指标。     

铑有机金属化合物贮氢装置

英国巴斯大学研究人员宣告，他们发现了一种由6个铑原子和12个氢原子组成的有机金属化合物，该化合物在室温和一个大气压下可吸收2个氢原子，而在施加小电流时可释放出氢气。[第一段]     

科学家发现氢存在一种全新物质形态

正英国一研究小组日前通过高压实验发现,氢存在一种新的物质状态——固体金属氢原子,并将其称为氢的物质形态第五阶段,证实此前科学家们的猜想。氢是人们较为熟悉的一种元素,一般以双原子分子组成的气体存在。这种元素在地球上分布极广,水、土壤、空气、石油、动植物体内都能找到它的     

氢及其同位素对液态锂中不锈钢高温腐蚀的影响

本文研究了不锈钢在液态锂和LiH及LiD熔盐中的腐蚀。搞清了在热核反应堆中氢及其同位素对其锂增殖的容器材料高温腐蚀的影响。本研究所用试样是300系列奥氏体不锈钢和铁-镍合金并暴露在静止等温条件下液态锂、LiH和LiD中,暴露后的金相变化采用X-光衍射、SEM、EPMA和IMA等方法进行研究。在这些合金暴露于液态锂中的腐蚀随镍含量增加而加重。当液态锂中存在氢及其同位素时增强了锂原子向这些合金中的晶格内的渗透及高溶解度元素。诸如镍的择优溶解。X-光衍射观察到在奥氏体不锈钢暴露于液态锂、LiH和LiD后形成某些bcc相。作者报道了在奥氏体不锈钢中通过阴极充氢而形成氢化物,而此氢化物由于在奥氏体晶格中存在锂原子而被稳定的证据。氢能容易地固溶于奥氏体不锈钢晶格中并且这些原子和渗透到内部的锂原子之间的结合力能捕捉大量氢而可能形成稳定的氢化物。据认为氢化物或准LiH和LiD分子溶于液态锂中并促进了不锈钢的劣化。     

单斜与立方CuO热力学性质模拟计算与分析

通过对单斜与立方氧化铜两种晶体结构的模型建立、几何优化、声子谱以及热力学计算与分析,发现单斜和立方两种结构的氧化铜的热力学不稳定性主要是由O原子造成的,其中单斜氧化铜的热力学性质无论是低温时还是高温时都由Cu原子和O原子共同主导,而立方氧化铜的热力学性质在低温时由Cu原子主导,高温时由O原子主导;从声子态密度的计算分析获得了两种结构氧化铜的热力学性质;同时得出了单斜氧化铜晶体和立方氧化铜晶体之间的相转变热力学温度为1 013.28K。     

BEPCⅡ超导备用腔高功率耦合器测试达到400kW连续波功率

氢能源作为一种零污染、可再生能源日益受到重视,并成为洁净能源研究领域的国际前沿课题和热点。储氢问题是氢能源领域的一项重要课题。目前储氢研究包括化学储氢和物理储氢两个领域。物理吸附利用微孔材料物理吸附氢分子,因其在特定条件下对氢气具有良好、可逆的热力学吸附、脱附性能而受到广泛研究。提高材料对氢气的吸附作用使氢分子更容易、更牢固地吸附在微孔材料的表面或孔腔中,已成为进一步提高微孔材料储氢量的一条重要途径。     

金属与粉末冶金

正英科学家发现氢在极端高压下会形成固体金属氢原子英国一研究小组日前通过高压实验发现,氢存在一种新的物质状态——固体金属氢原子,并将其称为氢的物质形态第5阶段,证实此前科学家们的猜想。氢是人们较为熟悉的一种元素,一般以双原子分子组成的气体存在。这种元素在地球上分布极广,水、土壤、空气、石油、动植物体内都能找到它的身影;宇宙中,氢元素的占比则更为巨大,有科学家猜测,宇宙中氢原子的数量比其他所     

微观粒子原子的基本情况

大约在2400年前,古希腊哲学家德谟克利特相信一切都是由微小的粒子组成的.直到19世纪初,英国科学家道尔顿才证明了原子的存在.他认为物质由原子组成,原子不能创造,也不能毁灭且在化学变化中不可再分割,它们在化学反应中保持本性不变.有的分子由单个原子组成,叫做"单原子分子";绝大多数分子都是由多个原子组成的,叫做"多原子分子".1911年英国物理学家卢瑟福通过α粒子散射实验证明,原子中这个带正电荷的部分集中在一起,被称为原子核.在此实验的基础上,卢瑟福提出了带核的原子模型:原子由原子核和核外电子组成,原子核带正电荷,并位于原子中心,电子带负电荷,在原子核周围空间做高速运动,就像行星绕太阳运转一样.     

原子集团多重散射方法对吸附系统CH_3O/Cu(100)结构的理论分析

利用原子集团多重散射方法分析了表面吸附系统CH_3O/Cu(100)的氧原子K壳层近边X射线吸收精细结构(NEXAFS)谱。理论分析直观地显示了NENAFS谱中各特征峰的可能组成,特别是确证了在X射线垂直入射下的谱线中的宽峰主要是由衬底的背散射所引起,也支持了CH_3O分子是垂直吸附在Cu(100)表面的观点,其可能倾角范围不超过10°。     

放射性(核辐射)及度量

我们都知道,物质由分子组成,分子由相同或不同的原子构成,原子由原子核与核外电子组成,原子核由质子和中子组成。具有相同质子数的同一类原子总称为元素,而核素是指具有一定的质子数和中子数的原子,同一元素的不同核素之间互称为同位素。     

CO的第二泛频(3←0)跃迁谱线线形强度测量研究

CO分子是监测大气污染气体的优异示踪气体,要实现对CO分子实时监控就需要做到对气体浓度的精确快速测量。气体分子浓度测量可以利用测量吸收光谱和谱线线形强度得到,CO的(3←0)泛频谱带是吸收较弱的跃迁波段,利用以干空气为缓冲气体的200μmol/mol的CO混合物,基于稳频的光腔衰荡装置测量了在温度293K、压力13~93kPa下的CO分子R支3条跃迁谱线的吸收光谱。HTP(Hartmann-Tran profile)线形被用来获得这些谱线的线形强度,测量结果的相对标准不确定度优于1%,与国际HITRAN、HITEMP和GEISA光谱数据库比较,相对偏差小于4%。     

硅和金颗粒制成的纳米线

美国得克萨斯州大学的研究人员在高温下将悬浮在压缩的临界流体的压力下的金颗粒粒制成了纳米线。为制成这种线,加热连接到有机分子上的硅,直到硅原子松开,并形成游离的硅原子。这是在小的金原子团(称作纳米晶或量子点,由100-200个原子组成)存在的情况下完成的。     

原子尺度的催化剂可用以廉价制氢

正美国北卡罗莱纳州立大学的研究人员发现,一种单原子厚度的二硫化钼薄膜(MoS)能作为催化剂2生产氢气,替代昂贵的铂催化剂。与传统技术相比,新技术不但成本低廉,使用上也更为简单灵活。该发现为廉价氢气的生产打开了一扇新的大门。相关论文发表在最近出版的《纳米快报》杂志上。氢气是一种拥有巨大潜力的清洁能源,但生产这种能源并不容易。目前制备氢气主要依赖昂贵的铂催化剂,成本较高。这项新的研究表明,单层原子厚的二硫化钼薄膜同样也是一种有效的催化剂,能够用来制备氢     

ZnO纳米材料在光电解水领域的研究进展

<正>一、光电解水制氢简介氢是一种热值很高的清洁能源,其完全燃烧的产物——水不会给环境带来任何污染,而且放热量是相同质量汽油的2.7倍。因而开发低能耗高效的氢气生产方法,已成为国内外众多科学家共同关注的问题。但是,大规模、低成本的生产、储存、运输氢气已经遇到了很大困难。目前获取氢气的方法主要是热裂解石油气,这种方法耗能高、污染大。另外,常温常压下储存高质量密度的氢气仍非常困难。与传统的以汽油为燃     

氩氢等离子体射流温度分布的测量

在假定等离子体处于局域热力学平衡与光学薄条件下,用谱线绝对强度法测量了1 atm下的氩-氢等离子体射流中的温度分布。文中给出了测量必需的资料,其相应的测温范围为5000—18000K。氩氢混合气中的氢气莫尔浓度可取(0—30)％中的任意值。所用测温谱线为ArI 6965,有时也用H.线。文中给出了等离子喷涂枪产生的射流中的温度剖面。最后讨论了测量的可靠性问题。     

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。