储氢材料的发展概况

主要介绍了目前研究比较多的两系列储氢材料--金属合金系列和碳系列,特别是有关金属合金系列储氢材料的储氢原理、设计和合成以及表面修饰等方面的知识,同时对碳系列储氢材料的种类、合成等也做了简要的叙述,并提出储氢材料的最终发展方向将是走向复合型的储氢材料.     

高容量储氢材料的研究进展

高容量储氢材料在燃料电池和储热等方面有着良好的潜在应用.从高体积密度(kg/m3)和高储氢质量分数两个方面综述了高容量储氢材料的国内外研究近况.从材料组成、制备工艺、材料的组织结构以及催化剂应用等方面重点评述了Mg2FeH6、LiBH4、NaBH4、LiAlH4、NaAlH4等储氢材料的研究进展,指出高容量储氢材料今后中长期研究的重点是NaAlH4、Mg2 FeH6等络合氢化物以及催化剂.     

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。     

镁基储氢材料研究现状

从镁基储氢材料体系、制备方法及其应用研究等方面对该类材料进行了综述,归纳分析了影响镁基储氢材料吸放氢性能的因素,明确了镁基储氢材料未来的研究方向。     

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.     

碳质储氢材料的研究进展

碳质材料由于具备质量轻、吸氢量大等优良特性,近年来引起了学者们的广泛关注。综述了碳质储氢材料的研究进展,介绍了碳质材料的储氢机理,并就近年来研究的热点探讨了影响碳质材料储氢的各种因素。最后,对碳质储氢材料的发展前景进行了展望。     

纳米贮氢材料及其制备方法的研究进展

贮氢材料纳米化使贮氢材料的发展方向有了一个突破性的飞跃,而纳米贮氢材料的制备是贮氢材料纳米化的基础.详细介绍了纳米贮氢材料的最新研究进展,深入分析和阐述了贮氢合金纳米化提高贮氢性能的机理,综述了各种制备纳米贮氢合金的物理和化学方法,展望了今后纳米贮氢材料制备方法发展的方向和趋势.     

机械合金化制备镁系储氢材料的研究进展

机械合金化法是新近发展起来的制备镁系储氢材料的较佳工艺.综述了国内外采用该法制备镁系储氢材料的研究进展情况,报道了机械合金化法制备MgH4、Mg2Ni、多元镁基储氢合金、非晶态镁系储氢合金及纳米复合镁系储氢材料的最新研究成果,总结认为,机械合金化可以显著改善镁系储氢材料的动力学性能和电化学性能,提高储氢量.     

Exploiting the Kubas Interaction in the Design of Hydrogen Storage Materials

Hydrogen adsorption and storage using solid‐state materials is an area of much current research interest, and one of the major stumbling blocks in realizing the hydrogen economy. However, no material yet researched comes close to reaching the DOE 2015 targets of 9 wt% and 80 kg m^?3 at this time. To increase the physisorption capacities of these materials, the heats of adsorption must be increased to ～20 kJ mol^?1. This can be accomplished by optimizing the material structure, creating more active species on the surface, or improving the interaction of the surface with hydrogen. The main focus of this progress report are recent advances in physisorption materials exhibiting higher heats of adsorption and better hydrogen adsorption at room temperature based on exploiting the Kubas model for hydrogen binding: (η²‐H₂)–metal interaction. Both computational approaches and synthetic achievements will be discussed. Materials exploiting the Kubas interaction represent a median on the continuum between metal hydrides and physisorption materials, and are becoming increasingly important as researchers learn more about their applications to hydrogen storage problems.     

镁基储氢材料研究进展

从气固反应的角度对近几年镁基储氢材料研究中的新技术和新方法进行了综述。主要包括球磨法、晶态及非晶态改性、烧结法和添加添加剂等方法。并简要对各种方法的工艺条件及所制备产物的吸放氢性能进行了讨论。     

A One-Step Self-Flowering Method toward Programmable Ultrathin Porous Carbon-Based Materials for Microwave Absorption and Hydrogen Evolution

Ultrathin 2D porous carbon-based materials offer numerous fascinating electrical, catalytic, and mechanical properties, which hold great promise in various applications. However, it remains a formidable challenge to fabricate these materials with tunable morphology and composition by a simple synthesis strategy. Here, a facile one-step self-flowering method without purification and harsh conditions is reported for large-scale fabrication of high-quality ultrathin (≈1.5 nm) N-doped porous carbon nanosheets (NPC) and their composites. It is demonstrated that the layered tannic/oxamide (TA/oxamide) hybrid is spontaneously blown, exfoliated, bloomed, in situ pore-formed, and aromatized during pyrolysis to form flower-like aggregated NPC. This universal one-step self-flowering system is compatible with various precursors to construct multiscale NPC-based composites (Ru@NPC, ZnO@NPC, MoS₂@NPC, Co@NPC, rGO@NPC, etc.). Notably, the programmable architecture enables NPC-based materials with excellent multifunctional performances, such as microwave absorption and hydrogen evolution. This work provides a facile, universal, scalable, and eco-friendly avenue to fabricate functional ultrathin porous carbon-based materials with programmability.     

Nanopore-Supported Metal Nanocatalysts for Efficient Hydrogen Generation from Liquid-Phase Chemical Hydrogen Storage Materials

Hydrogen has emerged as an environmentally attractive fuel and a promising energy carrier for future applications to meet the ever-increasing energy challenges. The safe and efficient storage and release of hydrogen remain a bottleneck for realizing the upcoming hydrogen economy. Hydrogen storage based on liquid-phase chemical hydrogen storage materials is one of the most promising hydrogen storage techniques, which offers considerable potential for large-scale practical applications for its excellent safety, great convenience, and high efficiency. Recently, nanopore-supported metal nanocatalysts have stood out remarkably in boosting the field of liquid-phase chemical hydrogen storage. Herein, the latest research progress in catalytic hydrogen production is summarized, from liquid-phase chemical hydrogen storage materials, such as formic acid, ammonia borane, hydrous hydrazine, and sodium borohydride, by using metal nanocatalysts confined within diverse nanoporous materials, such as metal–organic frameworks, porous carbons, zeolites, mesoporous silica, and porous organic polymers. The state-of-the-art synthetic strategies and advanced characterizations for these nanocatalysts, as well as their catalytic performances in hydrogen generation, are presented. The limitation of each hydrogen storage system and future challenges and opportunities on this subject are also discussed. References in related fields are provided, and more developments and applications to achieve hydrogen energy will be inspired.     

氢敏材料与器件的研究进展

氢气的检测具有重要的学术意义和广阔的应用前景.氢敏传感器发展的关键在于高品质氢敏材料的研制.本文根据氢敏材料工作原理的不同,分别介绍了电化学型、半导体型、热导型和光学型四类氢敏传感器及相应氢敏材料的国内外研究最新进展,着重描述了各类氢敏材料的作用机制和改性途径,并展望了氢敏材料及氢敏传感器的发展方向.     

大塑性变形制备超细晶储氢材料的研究进展

分别从机械合金化、等径角挤压、累积叠轧、往复挤压和高压扭转等制备技术出发介绍了大塑性变形制备超细晶储氢材料的研究进展,认为块体机械合金化技术在制备储氢材料方面比传统球磨技术更具优势,提出弄清纳米材料的储氢机理是大幅度提高吸放氢性能的关键,开发储氢性能优异材料的同时要兼顾其力学性能.     

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。     

碳基材料吸附储氢原理及规模化应用前景

评价了各种可行的规模化储氢方法,指出碳基材料低温吸附储氢是最有工业化前景的储氢技术,分析了活性炭和碳纳米及纳米碳纤维吸附储氢机理,指出在将其作为具有实用性的储氢材料之前,必须解决的两个关键问题,即如休提高其体积储氢密度,以及如何改善其吸放氢的动力学行为。     

纳米结构及离子束改性对储氢材料性能的影响

氢能作为一种高能量密度、清洁的绿色新能源,已受到人们的极大重视.传统的储氢材料存在吸放氢动力学差和释氢温度高的缺点,不利于使用.综述了纳米结构和离子束技术对储氢合金性能的影响,指出纳米化以及离子束改性是改善储氢合金动力学特性和释氢温度的有效途径.     

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%.     

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℃.     

镁基储氢材料催化的研究进展

过去十几年国内外对镁基储氢材料的催化剂研究表明,使用催化剂能够有效改善材料的表面特性,提高材料的吸放氢动力学性能。目前常用的催化剂体系有过渡族金属、金属氧化物、金属卤化物、金属间化合物以及碳素非金属。通过比较发现,不同种类的催化剂催化效果不同,相应的催化机理也有所差异。目前,国外研究者已发现几种催化剂共同催化的效果显著,国内应加强金属间化合物和碳素材料催化剂以及不同催化剂共同作用方面的研究。