固体储氢材料研究进展

氢能作为一种极具发展潜力的清洁能源受到了越来越多的关注,而开发利用氢能的关键是解决氢气的储存问题。传统的高压气态储氢安全性差、储氢量小;低温液化储氢不仅需要高绝热的储存罐,而且储氢能耗很高。由于固体储氢材料能够很好的解决这些问题,成为了目前储氢技术研究的主要方向。目前主要的固体储氢材料有合金储氢、碳质储氢和络合物储氢,重点讨论了各类固体储氢材料的储氢原理、特点、研究现状及待解决的问题,并指出了其发展方向。     

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.     

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.     

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。     

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。     

水合物储氢技术的研究进展

氢能开发与利用的关键在于氢气的储存.目前现存的储氢技术和材料没有一种能满足工业实用的要求,作为一种新型的储氢材料,氢气水合物以其特有的优点被认为是一种比较理想的储氢材料.介绍了氢气水合物的特性,综述了水合物储氢技术的发现、发展、研究现状及优缺点.水合物储氢技术的关键在于使其生成条件更容易实现,最终达到提高水合物中储氢量的目的.由于在低温下生成氢气水合物的压力不需太高,因此低温制冷技术可以为氢气水合物的研制提供技术支持.     

多功能全多层高压氢气储罐

高压储氢具有储罐结构简单、压缩氢气制备的能耗较少、充装速度快等优点，已成为现阶段氢能储运的主要方式。氢气储罐是高压储氢的关键设备。目前，加氢站使用的高强钢制无缝压缩氢气储罐，由于结构上的原因，存在无抑爆抗爆功能、在线健康状态诊断困难、大容量时泄漏点多等缺点。为此，本文提出了一种多功能全多层高压氢气储罐。它由双层半球形封头、接管、加强箍、绕带筒体和健康诊断系统组成，具有承压、抑爆抗爆、缺陷分散、健康状态在线诊断等多种功能。该储罐结构合理、制造经济简便、使用安全，具有广阔的应用前景。     

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.     

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。     

基于低温技术的汽车储氢系统研究综述

储氢系统是氢能汽车的关键分系统之一。在航天运载火箭液氢燃料成功应用的基础上,欧洲、美国、日本及中国都对液氢或低温高压氢气作为氢能汽车的储氢方式,开展过不同程度的研究工作,实现了多种技术路线的气瓶研制、供气系统开发、车辆集成、加注系统研制和行驶试验,并推出部分基于低温技术储氢的示范或定型车辆。文章对车载低温储氢供气整车、系统结构和工作模式、关键部件研制情况等进行了总结,并对相关车辆试验情况进行介绍。通过对比分析,提出了我国在汽车用低温储氢技术领域的研究方向。     

焦炉气规模氢分离流程组织研究

氢能规模应用需要储运数以亿立方米计的氢源,液氢储存在各种储氢方式中规模实用化的优势明显.提出采用新的低温分离法将焦炉气中的氢分离并同时液化,及分区液化和分段加压模型.通过分离模型的能耗计算,表明分段加压能大大减少流程能耗,计算结果对新流程的组织有指导作用.     

金属氢化物储氢器的特点及其应用

氢能作为一种新型的高能量密度的绿色能源,储存和输送技术是其有效利用的关键。本文对气态、液态和固态这三种储氢方式进行了比较,结果表明固态储氢能量密度高且安全性好,优势明显;其中金属氢化物储氢易于携带和储存、可重复吸放氢,可促使氢气有效利用。本文阐述了金属氢化物储氢器的作用原理、特点,对其应用领域进行了说明。     

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。     

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。     

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。     

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     

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。     

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。