金属氢化物复合式高压储氢器的研究

为提高高压储氢容器的体积储氢密度,采用具有高体积储氢密度的储氢合金与轻质高压容器复合组成高压金属氢化物复合式储氢器.为获得高压氢源,研究了Mm-Ml-Ni-Al(Mm为富铈混合稀土,Ml为富镧混合稀土)的储氢特性,并试制了化学热压缩器.采用研制的高压氢源,对具有高吸放氢平台压力的Ce-Ni系合金的高压储氢特性进行了研究.实验结果表明:以Ml或Ca部分取代Mm以及Al对Ni的部分置换后合金活化性能和吸放氢压力滞后明显改善,(Mm-Ml)0.8Ca0.2(Ni-Al)多元合金具有较好的储氢性能,适合于作为化学热压缩合金.CeNi5基多元合金在40MPa氢压条件下,合金具有较好的活化性能和吸放氢动力学性能,合金最大储氢容量分别达到1.6wt%.将优化的储氢合金与自制的轻质高压储氢容器复合组成的金属氢化物复合式高压储氢器,当储氢合金的填充量达到0.2(体积分数)时,其体积储氢密度提高50%.     

AB5型固态金属储氢系统吸/放氢特性实验研究

为研究AB₅型固态金属储氢系统在不同温度和压力条件下的吸/放氢性能,搭建小型固态金属储氢罐实验平台,设计不同温度及压力条件下的吸/放氢循环实验,利用循环水浴系统构造换热环境对固态金属储氢罐进行循环换热,测试吸/放氢压力和温度等关键操作参数对AB₅型固态金属储氢系统吸/放氢性能的影响。结果表明：在达到相应吸氢反应平衡压力的条件下,较高的吸氢压力和温度对吸氢效率均具有促进作用,同时,较高的吸氢压力会加剧系统主要吸氢阶段的化合反应,伴有强烈的热交换行为,且维持不同放氢压力条件下的持续放氢需达到相应的放氢温度;同一压力条件下,较高的放氢温度可提高系统的放氢效率,使系统内部氢气压差达到相应放氢条件以维持系统持续稳定放氢的需求。上述结论可为AB₅型固态金属储氢系统的研究提供参考。     

新型圆柱式储氢反应器的优化研究

文章从强化合金储氢反应器换热、提高吸氢反应效率出发,对圆柱式储氢反应器的结构及反应条件进行优化。利用Comsol Multiphysics软件建立反应器模型,研究结构以及反应条件对反应器换热能力以及吸氢效率的影响。结果表明：外形的改进可以消除氢气流动的死区,提高吸氢效率;加大氢压、提高铝粉掺杂比例、添加翅片、增加翅片长度,均能不同程度地提高吸氢效率;与改进前相比,改进后的反应器吸氢反应完成99%的时间从2 005 s下降至310 s,吸氢反应速率加快了84.5%。     

金属氢化物储氢器吸氢过程的数值分析

基于金属氢化物吸氢基本特性,建立圆柱形金属氢化物储氢器吸氢过程的-维数学物理模型.采用有限差分法对金属氢化物床体的传热传质进行计算.分别研究金属氢化物床体各处温度和氢含量在吸氢过程中的变化以及氢气压力、对流传热系数和金属氢化物床体径向厚度对金属氢化物吸氢过程的影响.计算结果表明:初始阶段金属氢化物床均匀吸氢,但随着氢化过程的进行,其中心区域的吸氢速率逐渐低于边缘区域;增加吸氢压力、提高对流传热系数均可促进储氢器的吸氢;金属氢化物床的径向厚度对吸氢速率影响很大,金属氢化物床越薄,氢化反应的速度越快.     

两种双配体金属有机骨架材料的合成及储氢性能研究

采用溶剂热合成法,利用对苯二甲酸(1,4-bdc)分别与三乙烯二胺(dabco)、均苯三甲酸(1,3,5-btc)作为配体,合成了Zn2 (bdc)2 (dabco)和Zn3 (bdc)( btc)2两种双配体金属有机骨架材料,运用XRD、TGA、N2吸附等手段对其进行表征.Zn2 (bdc)2 (dabco)在温度为100℃条件下获得相对结晶度最高的样品,Zn3( bdc)( btc)2在温度为150℃条件下获得相对结晶度最高的样品.以热重分析数据为依据,将样品在373K温度下活化,在77K温度下进行储氢测试,测得其在5bar压力下的储氢量分别为2.59wt％、0.38wt％.     

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。     

浅谈高压储氢压力容器材料选用

高压储氢容器作为现今主流高压气态储氢方式常用的压力容器,长期在高压临氢工况下运行,本文从储氢容器的使用条件、材料性能、制造工艺、经济合理性和标准规范要求等方面介绍了高压储氢压力容器材料选用.     

储氢材料的储电功能研究

本文着重介绍了国外电解水－发电系统，储氢材料在化学电源中的应用以及燃料电池发电等方面的研究情况。     

有机液体与储氢材料组成的浆液储氢体系的能量分析

对C6H6/C6H12-LaNi5/LaNi5H6-H2组成的浆液储氢体系的储、放氢过程进行了能量衡算,提出了两种车载氢源系统的概念设计:随车脱氢和随车加氢-脱氢系统。考察了两种车载氢源系统的脱氢转化率和系统运行过程中放出的废热利用率对整个车载氢源系统热效率的影响,并就两种车载浆液氢源系统与氢内燃机或燃料电池构成的氢能汽车动力系统的能效进行了评估。研究表明,无论是采用氢内燃机还是燃料电池作为氢能汽车的动力驱动方式,车载浆液氢源系统在能效上是经济、可行的。     

Li修饰的SiB纳米材料储氢性能的第一性原理研究

为了寻找理想的储氢媒介,基于密度泛函理论,研究了Li修饰的SiB纳米材料的储氢性能.SiB的2×2×1超晶胞表面最多可容纳8个Li原子,其平均结合能为3.75 eV·Li-1.以8Li修饰的SiB结构为基础,最多吸附了32个H2分子.此时储氢质量分数达到最大,为8.69％,平均吸附能为0.21 eV·H2-1.结果表明...     

SiO2包覆对La-Ni-Al-Mn储氢合金抗毒化性能的影响研究

以LaNi_3.7Al_0.75Mn_0.55（La-Ni-Al-Mn）储氢合金为基体,采用低成本的气相二氧化硅溶胶包覆法对储氢合金进行抗毒化改性研究。制备的La-Ni-Al-Mn/SiO₂复合材料表现出良好的抗毒化性能和循环稳定性,经50次循环后,合金吸氢速率保持不变,吸氢容量达1.060%。复合材料抗毒化机理为：非晶态SiO₂包覆层在热处理过程中形成原子短程有序排布的渗氢点,有效阻挡O₂、N₂等大分子气体的透过。通过对复合材料热处理工艺的优化,最终获得其最佳的热处理工艺为200 ℃下热处理2 h。     

火灾场景下碳纤维复合高压储氢装置热损伤特征研究

通过火烧试验、水压爆破试验和热分析等手段,研究典型火烧工况下储氢装置的热响应行为、损伤形态及碳纤维复合材料微细观损伤特征。结果表明,在规定火烧条件下储氢装置平均失效压力为41.5 MPa,比常温环境下（35 MPa-166 L水爆压力125.5 MPa）降低约67%;环氧树脂热分解发生在100~600 ℃,并表现出4个明显的阶段性反应特征;碳纤维热分解主要发生在600~950 ℃,在849 ℃时失重速率最快为0.87%/℃;火灾场景下高压储氢装置可能出现火烧损伤、爆炸损伤和热辐射损伤3种典型热损伤模式,其中爆炸场景下碳纤维残余物丝体呈多处层状脆性破碎,具有明显的力学损伤特征。     

活性炭吸附储存H2的研究

通过几种储氢方式的对比,论证了以活性炭作为吸附剂储存H_2的可行性;着重阐述了影响H_2吸附储存的因素,即活性炭的比表面积、活性炭的微孔容积和活性炭表面含氧官能团对H_2吸附储存量的重要影响。综述了活性炭吸附储存H_2的研究,同时概括了H_2吸附储存的理论研究并展望今后发展及研究的方向。     

基于氢气储能的热电联供微电网容量优化配置

以光伏系统、氢燃料电池、电解槽、储氢罐构建的热电联供微电网为研究对象,制定初始投资成本等年值以及年运行成本最小的优化目标,提出热电联供微电网热负荷满足率评价指标,针对系统运行的基本约束设计微电网控制综合策略,并以某地历史源荷数据为参考,建立满足工程应用的数学模型,采用粒子群优化算法进行求解,得到氢气储能的孤岛型微电网热电需求基本方案。从应用层面论证氢气储能替代电池储能的可行性,并进行微电网系统容量优化配置,可满足居民负荷供能需求,提高系统运行经济性,预期具有较好的应用前景。     

纳米Fe2O3/硬脂酸/十八醇纳米复合相变蓄热材料的性能研究

针对有机相变材料热导率低的问题,将高热导率的纳米Fe₂O₃添加到硬脂酸/十八醇二元有机复合蓄热相变材料中,制备纳米复合蓄热相变材料。从分散剂的种类、分散剂与纳米材料的添加量以及超声时间4个方面研究其对纳米复合相变蓄热材料的稳定性及热物性的影响。结果表明,阴离子表面活性剂的分散效果优于阳离子和非离子表面活性剂。复合相变材料中添加质量分数为0.8%,十二烷基苯磺酸钠(SDBS)和质量分数为0.4%Fe₂O₃的体系,超声时间为80 min时,纳米Fe₂O₃在相变材料中的分散效果最好。添加纳米Fe₂O₃后复合蓄热相变材料的相变潜热及相变温度有所下降,热导率提高34.9%。300次热循环复合相变材料的相变温度波动区间不超过0.41℃,相变潜热波动区间不超过4.0%,热稳定性良好。     

不同直径多壁碳纳米管对其储氢性能的影响

研究了不同直径的多壁碳纳米管对其吸附储氢的影响。其中的碳纳米管以Fe/SiO2粉状物作催化剂分别在600、700、800℃下用化学沉积法制备。结果发现,碳纳米管粗样品储氢量很少,而纯化后的样品的储氢量有了明显的提高。同时碳纳米管的储氢量与其直径存有一定的比例关系,这表明碳纳米管的直径对储氢量产生很大的影响。     

纤维缠绕高压氢气瓶火烧温升试验及数值研究

为研究气瓶在火烧情况下的安全性能及内部气体的温升规律,进行了火烧试验研究,得到了气瓶外表面的温度场分布及内部气体的温升规律,结果表明内部气体的温升速率很小,且与外表面存在较大温差.以试验数据为基础建立3D数值模型,对火烧时气瓶内部气体的温升进行模拟,并对试验结果和模拟结果进行比较分析,表明所建立的模型能较为准确的模拟气瓶火烧试验时的内部温升,该模型为进一步研究气瓶火烧试验奠定了基础.