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。     

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.     

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。     

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.     

储氢材料的研究与应用

叙述了储氢金属材料的研究发展状况以及储氢材料在储存和运输氢气、分离和净化氢气、空调制冷、制作热传感器和二次电池等方面的应用。     

碳纳米管储氢的研究与进展

本文概述了碳纳米管的结构性能及制备技术，交介绍了目前有关碳纳米材料的特别是碳纳米管储氢的理论与实验上的研究进展。     

储氢材料

直接关系到燃料电池汽车行走距离的储氢技术，目前的现状不论是采取压缩氢、液体氢还是储氢材料的任何方式，并不是能在容器的容量、重量、能量效率、成本等所有方面都能得到满足。氢是体积非常大的燃料。每单位质量的氢的发热量约是汽油的3倍。     

高压气态储氢技术的现状和研究进展

氢能由于其来源多样、清洁、环保、高效等特性,被视为21世纪最具发展潜力的二次能源.由氢能引领的能源变革已然来临[1].目前氢能产业最受瞩目的应用市场是氲燃料电池汽车.虽然在国家和地方政府的政策支持下,近几年我国氢燃料电池汽车行业得到了迅速的发展,但在产业链中,氢能大规模应用的难点还在于氢气的储运和加注环节.该难题一旦解...     

稀土元素在储氢材料中的应用进展

氢是一种可再生能源,具有高效、洁净等特点,尤其在应用到镍氢电池里以后,其受关注程度又提高了不少.在氢能源的使用过程中,氢气的运输、储存问题最为重要,而且就目前氢气的储存环节来看,研发出具有使用价值的储氢材料、储氢容量高的技术是当务之急.作为我国优势资源当中的一类,稀土也被广泛应用到储氢材料里.本文主要总结近年来稀土储氢...     

高能气体压裂峰值压力影响因素分析

峰值压力是高能气体压裂过程中的一个重要参数,它决定着压裂的有效性和安全性.在探讨高能气体压裂作用过程的基础上,从热力学角度定性地分析了影响压裂峰值压力的因素,为高能气体压裂选择适宜的火药能量特性,确定合理的装药量和装药结构,保证压裂效果和油井安全提供依据.     

高储能密度介电材料的研究进展

介绍了电介质材料储能密度的概念和测量方法,分别对陶瓷材料、聚合物材料和陶瓷-聚合物复合介电材料的研究进展进行了概述.在此基础上指出,在复相介电材料制备方法、组分优选、表面改性和加工工艺等方面进行深入研究是进一步提高电介质材料储能密度的有效途径.     

Bioinspired Polymer Nanocomposites Exhibit Giant Energy Density and High Efficiency at High Temperature

Polymer dielectrics are ubiquitous in advanced electric energy storage systems. However, the relatively low operating temperature significantly menaces their widespread application at high temperatures, such as for hybrid vehicles and aerospace power electronics. Spider silk, a natural nanocomposite comprised of biopolymer chains and crystal protein nanosheets combined by multiple interfacial interactions, exhibits excellent mechanical properties even at elevated temperatures. Inspired by the hierarchical nanostructure of spider silk, poly(aryl ether sulfone) is anchored to the surface of wide bandgap artificial nanosheets to prepare the nanocomposites with nanoconfinement effect. The bioinspired strategy successfully improves the mechanical and electrical performances of the nanocomposite. Owing to the structural‐enabled enhancements, the nanocomposites exhibit excellent breakdown strength and electrical energy storage performance at high temperatures. In detail, giant discharged energy density (2.7 J cm^?3) and high charge–discharge efficiency (>90%) are simultaneously achieved at 150 °C and 400 MV m^?1. Notably, under 500 MV m^?1, the discharged energy density reaches 4.2 J cm^?3, which is the record high discharged energy density among polymer‐based dielectrics at 150 °C. This work demonstrates a viable strategy to design high‐temperature polymer dielectrics by constructing nanoconfinement in the nanocomposites.     

常用高速切削刀具材料的性能分析与应用

要实现高速切削加工,刀具材料是关键,高速切削技术是随着刀具技术如刀具材料等的发展而发展起来的。本文介绍了高速切削加工中常用的聚晶金刚石、立方氮化硼、陶瓷、Ti(C,N)基金属陶瓷等材料和涂层刀具等的特性、应用范围和发展趋势,以促进高速切削技术的广泛应用。     

Lead‐Free Antiferroelectric Silver Niobate Tantalate with High Energy Storage Performance

Antiferroelectric materials that display double ferroelectric hysteresis loops are receiving increasing attention for their superior energy storage density compared to their ferroelectric counterparts. Despite the good properties obtained in antiferroelectric La‐doped Pb(Zr,Ti)O₃‐based ceramics, lead‐free alternatives are highly desired due to the environmental concerns, and AgNbO₃ has been highlighted as a ferrielectric/antiferroelectric perovskite for energy storage applications. Enhanced energy storage performance, with recoverable energy density of 4.2 J cm^?3 and high thermal stability of the energy storage density (with minimal variation of ≤±5%) over 20–120 °C, can be achieved in Ta‐modified AgNbO₃ ceramics. It is revealed that the incorporation of Ta to the Nb site can enhance the antiferroelectricity because of the reduced polarizability of B‐site cations, which is confirmed by the polarization hysteresis, dielectric tunability, and selected‐area electron diffraction measurements. Additionally, Ta addition in AgNbO₃ leads to decreased grain size and increased bulk density, increasing the dielectric breakdown strength, up to 240 kV cm^?1 versus 175 kV cm^?1 for the pure counterpart, together with the enhanced antiferroelectricity, accounting for the high energy storage density.     

铝合金高温储热材料及储热系统设计

对Al-7％Si合金,Al-7％Si-4％Cu合金和Al-33％Cu合金进行了差热扫描分析,设计了高温储热系统,并建立了相应的测试与评价方法。结果表明,3种合金的熔化潜热分别为305．5J／g,245．1J／g和202．7J／g,且Al-Si合金的相变潜热与含铝量成正比关系。该测试与评价方法可对储热材料的储热性能和储热系统的换热效率,热交换动力学等指标进行综合评价。     

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。