浅谈金属氢化物储氢及常用的金属储氢材料

综述了具有安全性能高、储氢密度大和便于运输优点的金属氢化物储氢技术及其常用材料,主要包括综述镧系、钛系、镁系和锂系等不同金属储氢材料国内外应用现状;介绍了金属氢化物材料的储氢原理、容量和动力学行为,表明通过加入适当的催化剂以及通过引入具有改善的表面性质的缺陷的球磨,可以提高材料动力学性质和循环寿命。提出通过改善金属氢化物的热行为和循环行为,研发具有竞争性的高容量储氢材料。     

固体储氢材料的研究进展

氢的廉价制取、安全储运以及高效应用是目前氢能研究领域的重点,而安全、高效的氢储运是实现氢能规模化应用的技术关键,因此高容量固态储氢材料的研发具有重要的学术意义和应用价值。固体材料储氢因储氢密度大、安全系数高而成为最有前景的储氢技术,得到了研究者们的广泛关注。本文针对目前国内外固体储氢材料研究现状,论述了几种固体储氢材料的研究进展,包括物理吸附类储氢材料、金属基储氢材料、配位氢化物和水合物储氢材料。重点评述了固态储氢材料中最具发展潜力的镁基储氢材料,并阐述了合金化、纳米化、添加催化剂以及复合轻金属配位氢化物等几种改性方法对镁基储氢材料储氢机理、微观结构、热力学性能、动力学性能的影响。制氢-储氢-用氢一体集成化设计应是固态储氢尤其是镁基储氢产业化应用发展道路,而镁基固态储运氢技术的发展,将可能实现氢气安全高效及大规模储运。     

车载燃料电池储氢技术现状及发展方向

本文对比了当前车载燃料电池的储氢技术,包括低温液态储氢、高压气态储氢、金属合金储氢、吸附储氢及有机液体储氢等,并指出了超级活性炭吸附储氢是未来储氢技术的发展方向。     

基于金属氢化物固态氢源的氢燃料电池动力系统特性的研究

以基于金属氢化物的固态储氢技术,与质子交换膜燃料电池(PEMFC)耦合,搭建了基于金属氢化物固态氢源的氢燃料电池动力系统试验台,测试了吸氢压力、放氢温度、氢流量等关键操作参数对氢燃料电池动力系统性能的影响。结果表明,当吸氢压力大于等于0.60 MPa时,固态储氢反应器放氢流量稳定的时间最长可达4500 s以上。当放氢温度大于60℃时,储氢反应器能完全释放氢气,且放氢时间基本相同。放氢流量越小,氢燃料电池动力系统稳定工作的时间越长。     

氢能发展的意义及储氢技术现状

本文对氢能发展的意义进行了介绍，阐述了我国近几年在氢能源发展和氢燃料电池车方面的相关支持性文件。并针对氢能储运环节，分别介绍了国内高压气态储氢、低温液态储氢、金属氢化物储氢和有机液态储氢四种方式的发展现状以及标准研究现状。     

碳纳米管在能源领域的应用研究进展

碳纳米管作为一种新型的具有完整分子结构的碳材料,在结构上具有特殊的中空管状构型、良好的导电性、高比表面积、化学稳定性、适合电解质离子迁移的空隙、以及交互缠绕可形成纳米尺度的网络结构等优点,作为电极材料可以很好的提高电容器和燃料电池的功率特性、稳定性等多方面的性能。特殊的中空结构和高的比表面积也使其成为储氢材料方面具有很大的应用潜能。重点介绍了碳纳米管在储氢、超级电容器和燃料电池方面的应用和研究迚展。     

三氢化铝应用于燃料电池的研究进展

三氢化铝（AlH₃）具有储氢量大、质量轻、释氢温度较低、产物洁净等优势,是应用于燃料电池的理想储氢材料,但因其合成成本较高、室温条件下难以再生,目前尚未大规模应用。本文从燃料电池对储氢材料的要求出发,介绍了AlH₃的基本性质、合成再生方法及其释氢性能与改进方法,简述了基于AlH₃的储氢装置及系统、车载储氢和便携式电源等应用的国内外研究现状,提出今后研究工作应集中在降低释氢温度、调控释氢速率、提高释氢率、设计高效储氢系统及开发低成本制备和再生工艺。     

氢能储存技术最新进展

氢能是全球能源技术革命的重要发展方向,在氢能产业发展过程中,开发高效、安全和低成本的氢能储存技术是实现大规模用氢的必要保障和关键。本文综述了当前主流的四种氢能储存技术,即高压气态储氢、低温液态储氢、有机液态储氢、固体材料储氢的原理和技术特点,分析整理了这几种储氢技术的优缺点,讨论了各类储氢方式的最新研究现状和面临的关键挑战,并对未来储氢技术的优化和发展趋势进行了展望。可以发现,为了提高储氢量,研究人员都将重心放在开发具有成本效益、提高能量密度的储氢技术上。其中,高压气态储氢应着力开发低成本、高性能的碳纤维复合材料,降低Ⅳ型瓶的成本;低温液态储氢应把研究重点放在降低液压成本以及寻求廉价易得的保温材料上;对于有机液态储氢来说,寻求高效催化剂可以大幅度提高其储氢能力;固体材料储氢应着力研发高效催化剂,寻求可以提高氢气与材料相互作用力的途径。政府、企业及科研院应大力推进储氢技术的研究,加速氢能产业发展,早日实现碳中和目标。     

基于物理吸附的微孔储氢材料研究进展

介绍了氢能源的应用背景,总结了当前氢储存技术存在的问题,分析了微孔物理吸附材料,如金属有机骨架、沸石、碳基材料等,在储氢领域的应用现状以及研究进展,最后,对未来储氢材料的研究和发展进行了展望。     

喹啉电化学加氢催化剂的制备及性能研究

为了开发对喹啉具有催化作用的材料，通过购买催化剂Pt/C、Ru/C和Pd/C分别与玻碳电极(GCE)制备成工作电极并进行LSV测试，对产生还原峰的电位进行6 h的电解，最后对阴极电解液进行GC-MS测试。通过测试表明，以Pt/C和Ru/C材料为电极，电解后的阴极电解液生成了2-甲基萘，2-甲基萘具有高于喹啉的储氢密度和燃烧热，可用作燃料电池燃料和燃烧用的燃料，实现氢能的储存。     

贮氢技术及其发展现状

系统介绍了几种贮氢技术及它们的最新发展状况，提出了国催今后的发展重点。     

规模储氢技术及其研究进展

介绍了几种常用的储氢技术如高压压缩储氢技术、吸氢物质强化压缩储氢技术、液化储氢技术和金属氢化物储氢技术的研究进展,并对规模储氢技术的发展前景进行了预测和展望,指出规模储氢技术目前急待解决的问题是提高储氢密度、储氢安全性和降低储氢成本。     

新型储氢材料研究进展

氢能作为一种环保可再生的新型能源,生产技术逐渐走向成熟,成本大幅度下降,将迎来快速发展的机遇期。氢能被广泛利用的关键在于是否能够实现高效储存。本文重点讨论了四类新型储氢材料,即金属络合氢化物储氢材料、碳纳米管储氢材料、沸石以及新型沸石类材料、有机液态储氢材料。文章指出：金属络合氢化物储氢材料储存压力低但循环稳定性差;碳纳米管储氢材料已经有很长的发展历史,安全性高且易脱氢,然而目前对其储氢机理认识不够成熟;沸石以及新型沸石类材料价格低廉,但是对反应条件的要求高;有机液态储氢材料被认为是大规模储存和运输的可行选择,然而昂贵的成本和苛刻的反应条件限制了其发展。文章指出后续需要改进并开发具有较高存储容量和具有经济价值的储氢材料。     

耦合相变储热的金属氢化物反应器吸氢过程模拟

基于金属氢化物储氢反应,建立了相变材料蓄热的固体储氢反应器模型,模拟研究了吸氢压力等操作参数及相变材料的相变温度、固(液)态导热系数、相变潜热等物性参数对固体储氢反应器工作过程的影响. 结果表明,相变材料的固态导热系数和相变潜热对固体储氢反应器性能的影响较小,相变温度和液态导热系数对反应器性能影响较大. 相变温度越低,液态导热系数越大,储氢反应器性能越好. 在使用最优的相变材料储能时,提高充入氢气的压力可加快反应速率,强化相变材料的传热,有助于进一步优化反应器的储氢性能.     

复合固化吸附储氢材料的传热性能测试及仿真

针对目前金属氢化物储氢技术中面临的粉化后传热性能不佳等问题,采用膨胀石墨为基质配制固化的金属氢化物吸附剂。使用Hotd isk热物性分析仪,测试了固化吸附剂的热物性参数,并对固化吸附床的传热及相应的储氢特性进行了仿真。研究结果表明,固化混合吸附剂相对于散装的储氢合金,轴向导热系数最高提高了52倍左右,径向导热系数最高提高了12倍左右。通过仿真发现,在相同的80℃热源温度下,固化混合吸附床所需要的加热时间相对于散装储氢合金吸附床可以缩短17%,吸氢速率可以提高24%。     

硼氢化钠水解制氢技术研究进展

随着石化能源的日益枯竭,氢能成为解决当前能源危机的一种新能源。制氢的方式多种多样,由于金属氢化物在储氢容量上具有其他材料无法比拟的优势,因此,金属氢化物制氢技术得到了迅速发展。硼氢化钠就是一种典型的金属氢化物,硼氢化钠水解制氢技术作为一种安全、方便的新型制氢技术,已成为当前燃料电池氢源研究中的热点之一。介绍了硼氢化钠制氢原理;综述了硼氢化钠水解制氢技术的优点、影响产氢速率的因素;对硼氢化钠制氢技术的装置进行了举例说明;指出了目前此技术所存在的问题;概述了此技术的应用与发展前景。     

化学镀铜对贮氢电极高倍率放电性能的影响

以A2B7型贮氢合金La1.5Mg0.5Ni6.5Co0.5为对象,用不同浓度硫酸溶液浸蚀合金粉末进行化学镀铜,系统研究了未包覆以及表面包覆Cu后对La1.5Mg0.5Ni6.5Co0.5合金电极动力学性能的影响,从动力学的角度对贮氢电极高倍率放电性能进行了分析. 结果表明,与未包覆Cu相比,包覆后合金电极的交换电流密度增大且随着H2SO4浓度的增加而增大. 其极限电流也逐渐增大,从H2SO4浓度为0.025 mol/L时的2166.01 mA/g增加到0.1 mol/L时的2681.93 mA/g. 合金电极中氢的扩散速率得到不同程度的提高. 表明化学镀铜能有效地提高贮氢合金电极吸、放氢过程的动力学性能. 其高倍率放电性能的改善是源于电极表面的电子迁移速率和氢在合金体相中扩散速率共同作用所引起的.