氢能地下储存技术进展和挑战

在“双碳”目标下绿色无污染、高能量密度的氢能已成为能源产业未来发展的重要趋势,地下储氢是一项很有前景的大规模氢能储存技术。通过综述地下储氢概念的提出和矿场实践研究现状,深入剖析了盐穴储氢、含水层储氢、枯竭油气藏储氢及废弃矿井储氢的储存模式及特征,从多角度对比分析了各自优缺点。天然气的地下储存可为储氢提供技术经验,但二者又存在明显区别。通过系统研究地下储氢的可行性,详细阐述了地下储氢在盖层密封性、井筒密封完整性及储层化学反应等方面存在的难点和挑战。基于以上研究和分析,指出了地下储氢发展存在的难题,展望了地下储氢的未来发展前景,提出了加强盖层地质力学完整性、井筒完整性研究以及加快储层岩石、流体与氢气的地球化学和微生物反应评估等对策建议,以期为中国氢能地下储存提供参考。     

碳材料在金属化合物固态储氢中的应用

氢的安全、经济和高效储运是制约燃料电池-氢能推广应用的重大障碍.金属化合物固态储氢因理论质量储氢密度高、体积占比小、储氢压力低和安全性高,是以潜艇为代表的密闭空间场合用燃料电池的首选氢源,但热力学稳定和动力学释放氢缓慢等问题限制了其性能的发挥.碳材料因强结构设计性、独特的电子性质和高导热性,在金属化合物储氢中的研究日益广泛.基于此,从纳米结构约束、催化剂和添加剂三个角度,对金属化合物储氢中碳材料的应用进行了归纳,阐述了金属化合物/碳复合材料的制备和结构以及碳发挥有益效果的作用机制.     

储氢镁合金的研制

主要介绍了镁基储氢合金的特性和镁基储氢合金的应用。并着重介绍了冶金法制备镁镍储氢合金。试验通过加入催化剂镍，钝化剂锌来改变合金的充放氢的力学性能和抗腐蚀性能，研制了三种放氢速度的合金，同时还介绍了机械法制备镁基储氢合金，并指出了该法目前存在的问题。     

新型复合材料Mg/MWNTs的储放氢性能

通过在加氢气氛下高能球磨，制成了新型复合材料Mg／MWNTs。利用XRD，TEM—SAED等手段对该材料进行了微结构分析。采用储放氢实验装置测试了Mg／MWNTs—H2体系的PCT放氢曲线和放氢动力学性能。研究发现：复合材料Mg／MWNTs在2．0MPa氢压时，373，473，553和598K温度下，最大储氢量(质量分数)分别为0．41％，3．37％，5．70％和6．25％；复合材料Mg／MWNTs氢化物的焓变和熵变的绝对值均低于纯Mg，分别降低了10．51％和3．50％；与纳米晶Mg氢化物相比，复合材料Mg／MWNTs不仅最大储氢量显著增加，而且放氢动力学性能也明显改善。     

Fe替代Co对LaCo13型化合物结构和电化学性能的影响

对Fe替代Co对LaCo11Ni2化合物的晶体结构和电化学性能的影响进行了研究.实验发现:除了少量的1:5型杂质相外,合金主要由LaCo13型化合物组成.电化学测试结果表明:与LaCo13-xNix(0≤x≤2)化合物类似,随温度增加LaCo11-xFexNi2(0≤x≤3)化合物的电化学容量增加;与LaCo13-xNix化合物相比较,当x≤2时,Fe替代Co使化合物的电化学容量增加,特别是当x=2时,其室温电化学容量和循环寿命有了明显的改善,在30℃和150 mA/g充放电电流下,其电化学容量与AB5型MmNi3.65Co0.75Mn0.4 Al0.2的接近,并有更好的循环寿命,它的更重要的优点是在高温下(40～70℃)比AB5型化合物有更高的电化学容量,因此更适合于对高温特性有要求的可充电电池,如用于电动车和电动工具的动力电池.     

Electrochemical properties of AB5 type hydrogen storage alloy as anode electrocatalyst of PEMFC

1　INTRODUCTIONIn recent years, the application of the roomtemperature type ( < 100 ℃) polymer electrolytemembrane fuel cells(PEMFCs) as a primary powersource in electric vehicles and portable equipmentsetc has received increasing attention[1 4]. Usuallyin a PEMFC system, platinum is chosen as the e lectrode electrocatalyst, however, it results in ahigh cost PEMFC system for commercialization be cause Pt is a high cost, source limit metal. So,looking fo…     

A组分变化对AB2型储氢合金组织结构及电化学性能的影响

设计了两种成分AB2型合金,（Zr1-XTiX）（NiVMnCo）2＋α,采用XRD、SEM、TEM以及电化学性能测试方法分别对它们的铸态、快淬态及快淬态经过773 K、973 K和1 173 K退火处理的合金进行研究,结果表明,在AB2型储氢合金中加入少量Ti,可以增加电极的放电容量,提高循环寿命。熔体旋转快淬制备的非晶态合金电极的电化学性能差。快淬样品经过退火后,可获得纳米晶结构,能够大幅度提高电极材料的放电容量（370 mAh/g）和循环寿命（300次循环后容量衰减3%）。     

LiBH4／Mg复合氢化物的储氢性能研究

通过球磨LiBHdMg，使得镁的吸放氢性能得到明显改善。活化结果显示，在氩气气氛下，球磨1h的LiBHdMg混合物经250℃，60min处理后的吸氢量可以达到6．7％（质量分数，下同）。200℃，80min处理后的吸氢量可以达到3．0％。而纯镁粉在相同条件下几乎不吸氢。PCT结果显示，LiBH4也明显改善镁氢化后的放氢性能。     

镁系储氢合金的表面处理

根据国内外有关对Mg系储氢合金表面改性的研究结果 ,综述了近年来Mg系储氢合金的几种表面处理方法 ,以及对MH电极的电化学性能的影响 ,认为氟处理是今后研究发展的重点和方向。     

表面氧化层对TiMn1.25Cr0.25储氢合金活化性能的影响

通过TiMn1.25Cr0.25合金粉活化前在空气中暴露不同的时间,探讨了表面氧化层的形成对其活化性能的影响。活化测试结果表明：合金的活化难度随着合金在空气中暴露时间的延长而加大。俄歇电子能谱(AES)结果表明,在空气中暴露后的合金表面形成了一层大约6nm-10nm厚的表面氧化层,正是这层氧化层的形成加大了合金的活化难度。扫描电镜(SEM)结果表明合金的活化过程与合金的碎化有着密切的联系。