儲(chǔ)氫材料及其應(yīng)用簡(jiǎn)介

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1、儲(chǔ)氫材料及其應(yīng)用簡(jiǎn)介摘要?dú)淠茏鳛橐环N新型的能量密度高的綠色能源,正引起世界各國(guó)的重視。儲(chǔ)存技術(shù)是氫能利用的關(guān)鍵。儲(chǔ)氫材料是當(dāng)今研究的重點(diǎn)課題之一,也是氫的儲(chǔ)存和輸送過(guò)程中的重要載體。本文綜述了目前已采用或正在研究的儲(chǔ)氫材料,如鎂基儲(chǔ)氫材料、碳基儲(chǔ)氫材料、納米儲(chǔ)氫材料、稀土儲(chǔ)氫材料、氨硼烷基儲(chǔ)氫材料的研究進(jìn)展、應(yīng)用及發(fā)展前景。關(guān)鍵詞儲(chǔ)氫材料；研究現(xiàn)狀；應(yīng)用；發(fā)展前景Abstract:Asanewtypeofgreenenergywithhighenergydensity,hydrogenhasattractedextensiveattent

2、iononresearchandapplicationsallovertheworld.Consequently,hydrogenstoragematerials,whichareimportantcarriersinhydrogenstorageandtransportareoneofthehotresearchtopicsnowadays.Thisarticlereviewsthehydrogenstoragematerials，suchasmagnesiumbasedhydrogenstoragematerials,carbon-b

3、asedhydrogenstoragematerials,nanotechnology,hydrogenstoragematerials,rareearthhydrogenstoragematerials,theammoniaboronalkylChuhydrogenmaterialresearchprogressed,theapplicationandtheprospectsfordevelopment.Keywords:Chuhydrogenmaterial；researchpresentsituation；application；p

4、rospectsfordevelopment1引言當(dāng)今世界,化石燃料儲(chǔ)量正在迅速減少,現(xiàn)存儲(chǔ)量不能滿(mǎn)足日益增長(zhǎng)的需求。目前世界能源的80%來(lái)源于化石燃料,但化石燃料的使用產(chǎn)生了大量有害物質(zhì),對(duì)環(huán)境造成巨大影響。因此,加速能源系統(tǒng)向可再生能源轉(zhuǎn)換以適應(yīng)當(dāng)前和未來(lái)世界能源需求,是迫切需要解決問(wèn)題。氫能作為一種儲(chǔ)量豐富、來(lái)源廣泛、能量密度高的綠色能源及能源載體,正引起人們的廣泛關(guān)注。氫能的開(kāi)發(fā)和利用受到美、日、德、中、加等國(guó)家的高度重視,以期在21世紀(jì)中葉進(jìn)入氫能經(jīng)濟(jì)時(shí)代。氫能的利用需要解決三個(gè)問(wèn)題:氫的制取、儲(chǔ)運(yùn)和應(yīng)用,而氫能的儲(chǔ)運(yùn)則是氫能利

5、用的瓶頸。氫在正常情況下以氣態(tài)形式存在、密度最小、且易燃、易爆、易擴(kuò)散,這給儲(chǔ)存和運(yùn)輸帶來(lái)很大困難。當(dāng)氫作為一種燃料時(shí),必須具有分散性和間歇性使用的特點(diǎn),因此必須解決儲(chǔ)存和運(yùn)輸問(wèn)題[1]周素芹等.儲(chǔ)氫材料研究進(jìn)展（A）.材料科學(xué)與工程學(xué),2010年第28卷第5期1]。為了實(shí)現(xiàn)氫能系統(tǒng)的有效應(yīng)用,必須建立適當(dāng)?shù)臍錃鈨?chǔ)運(yùn)技術(shù),其中高壓儲(chǔ)氫、液態(tài)儲(chǔ)氫和以材料作為媒介儲(chǔ)氫等三種體系研究較多。2各類(lèi)儲(chǔ)氫材料的研究進(jìn)展2.1鎂基儲(chǔ)氫材料[2]張文毓.鎂基儲(chǔ)氫材料研究進(jìn)展.技術(shù)與工藝,2008年6月2]鎂基儲(chǔ)氫材料是非常具有應(yīng)用前景的一類(lèi)儲(chǔ)氫材料，屬于

6、中溫型儲(chǔ)氫合金，吸、放氫動(dòng)力學(xué)性能差，但由于其儲(chǔ)氫量大、重量輕、資源豐富、價(jià)格便宜，被認(rèn)為是最有前途的儲(chǔ)氫合金材料，吸引了眾多的科學(xué)家致力于開(kāi)發(fā)新型鎂基合金。目前的研究重點(diǎn)主要包括：（1）元素取代：通過(guò)元素取代來(lái)降低其分解溫度，并同時(shí)保持較高的吸氫量；（2）與其它合金組成復(fù)配體系，以改善其吸放氫動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)性質(zhì)；（3）表面處理：采用有機(jī)溶劑，酸或堿來(lái)處理合金表面，使之具有高的催化活性及抗腐蝕性，加快吸、放氫速度；（4）新的合成方法：探索傳統(tǒng)冶金法以外的新合成方法。（5）提高在堿液中的耐蝕性。鎂基儲(chǔ)氫材料包括單質(zhì)鎂儲(chǔ)氫材料、Mg-Ni基儲(chǔ)

7、氫材料、大容量鎂基儲(chǔ)氫材料、納米鎂基儲(chǔ)氫合金、鎂基儲(chǔ)氫復(fù)合材料等。鎂基儲(chǔ)氫材料的制備方法主要有高溫熔煉法、機(jī)械合金化、燃燒合成、化學(xué)合成法、燒結(jié)、氣相沉積、急冷甩帶、機(jī)械研磨法及整體機(jī)械合金化法等。制備方法不同也會(huì)使Mg2Ni系儲(chǔ)氫合金的性能產(chǎn)生很大差異。目前常用的制備方法是采用高溫熔煉法。2.2碳基儲(chǔ)氫材料[3]李星國(guó),儲(chǔ)氫材料研究現(xiàn)狀和發(fā)展動(dòng)態(tài).無(wú)機(jī)材料學(xué)報(bào),2009年第23卷3]碳質(zhì)儲(chǔ)氫材料是指碳材、玻璃微球等吸附儲(chǔ)氫的材料,如碳納米管、石墨納米纖維等,它們具有優(yōu)良的吸、放氫性能,已引起了世界各國(guó)的廣泛關(guān)注。在吸附儲(chǔ)氫材料中,碳基材

8、料由于對(duì)少量的氣體雜質(zhì)不敏感,且可反復(fù)使用,因而是一種非常好的儲(chǔ)氫材料。碳基儲(chǔ)氫材料主要包括超級(jí)活性炭、納米結(jié)構(gòu)碳材料、碳纖維、碳化物的衍生物等。盡管對(duì)碳基儲(chǔ)氫材料的研究已經(jīng)有很大進(jìn)展,但研究