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。     

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。     

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.     

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     

储氢材料的研究进展

氢能源以其可再生性和良好的环保效应成为未来最具发展潜力的能源载体,氢能被公认为人类未来的理想能源,而氢的储存是发展氢能技术的难点之一.本文综述了目前主要的储氢材料,如合金储氢、配位氢化物储氢、碳质材料储氢、有机液体氢化物储氢,并对未来的储氢材料发展进行了展望.     

固体储氢材料的研究现状及发展趋势

氢能是清洁、可再生能源,可以提供稳定、高效和无污染的动力,在航空航天、汽车等领域有广阔的应用前景。在氢能技术的发展过程中,氢气的储存是至关重要的环节。氢气的储存分为高压压缩储存、低温液化储存以及固体材料的物理或化学吸附储存3种方式。其中,高压压缩储氢能耗高、储氢量小;低温液化储氢不但能耗高而且要求储存罐要有极其好的隔热性能。然而,固体材料储氢能有效弥补以上2种方式的不足,并且安全度高、运输方便。对近年来不同固体储氢材料的研究进展进行了简单的概括,分析了不同温度不同压力条件下不同材料的储氢性能及储氢容量,并展望了固体储氢材料的未来发展趋势。     

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.     

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。     

外场在轻金属氢化物储氢体系中的应用

清洁能源的开发是缓解日益严峻的能源危机的关键,以氢能为代表的绿色二次能源正受到越来越多的关注。然而,安全、高效的氢气储运技术的缺失严重阻碍了氢能的规模化、实用化发展。在已报道的多种储运氢技术中,固态储氢因具有安全性高、储氢密度高、操作压力低等特点而成为研究的热点和重点,尤其是轻金属固态氢化物储氢材料。但是,轻金属氢化物较高的吸/放氢操作温度与缓慢的吸/放氢速率阻碍了其实用化发展。尽管近年来有关优化金属氢化物储氢性能的报道层出不穷,但距离实用化仍有一定差距。微波、光、超声、等离子体与电场等外场自提出以来,已经在化工、物理、材料等多个领域被广泛研究。近年来,外场在储氢领域的应用也逐渐获得研究人员的关注并取得了重要进展,如对外场辅助制备储氢材料、改善吸/放氢性能等方面已有广泛研究。在储氢系统中引入外场有望进一步提升材料储氢的综合性能,助力金属氢化物储氢技术迈向实用化。虽然外场在储氢领域展现出一定的发展潜力和研究价值,但其反应机理和实际应用还有待进一步深入探索和研究。主要介绍近期有关外场应用在金属氢化物储氢体系中的作用机理和研究进展。