新能源材料——儲氫材料的研究進(jìn)展

《新能源材料——儲氫材料的研究進(jìn)展》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。

1、1儲氫合金11.1儲氫合金的原理11.2理想的貯氫金屬氫化物21.3常用儲氫合金21.3.1稀土系儲氫合金21.3.2鎂系儲氫合金21.3.3鎂基儲氫材料的主要制備方法22碳基和有機(jī)物儲氫材料22」碳基儲氫材料22.1.1活性炭儲氫22.1.2碳纖維儲氫材料32.1.3碳納米管儲氫材料32.2有機(jī)物儲氫材料32.2.1有機(jī)液體儲氫32.2.2金屬有機(jī)物儲氫33絡(luò)合物儲氫材料34玻璃微球儲氫材料45總結(jié)46參考文獻(xiàn)5新能源材料一一儲氫材料的研究進(jìn)展摘要綜述了近年來儲氫材料的研究進(jìn)展，簡要介紹了合金、碳基和有機(jī)物、絡(luò)合物和玻璃微球等幾種主要儲氫材料的儲氫

2、材料應(yīng)用并指出儲氫材料發(fā)展趨勢。關(guān)鍵詞儲氫材料，應(yīng)用，進(jìn)展能源是國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)，是人類賴以生產(chǎn)、生活和生存的重要源泉。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，人類社會經(jīng)歷了薪柴、煤炭和石油三個能源階段。從未來社會能源結(jié)構(gòu)看，人類一方面要面對煤、石油等礦物能源的日益枯竭，另一方面又要正視礦物能源所造成的環(huán)境污染問題。如酸雨、溫室效應(yīng)等己給人類帶來了相當(dāng)大的危害，而汽車尾氣也成為大氣污染的一個主要來源之一。因此尋找一種可替代傳統(tǒng)碳?xì)浠衔锬茉吹男履茉匆殉蔀槭澜绺鲊茖W(xué)家畢生奮斗的目標(biāo)。氫在宇宙間含量豐富，具有許多特殊的性質(zhì)，是理想的二次能源。氫是一種高能量密度、清潔的綠色新

3、能源，它在燃料電池以及高能可充放電電池等方面展現(xiàn)了很好的應(yīng)用前景。在利用氫能的過程中，氫氣的儲存和運(yùn)輸是關(guān)鍵問題。傳統(tǒng)的高壓氣瓶或以液態(tài)、固態(tài)儲氫都不經(jīng)濟(jì)也不安全。而使用儲氫材料儲氫能很好地解決這些問題。目前所用的儲氫材料主要有合金、碳基和有機(jī)物、某些絡(luò)合物和玻璃微球儲氫材料。本文討論了幾種主要儲氫材料的儲氫功能特點，綜述了它們的近期研究進(jìn)展。1儲氫合金儲氫合金是一種能儲存氫氣的合金，它所儲存的氫的密度大于液態(tài)氫，因而被稱為氫海綿。而且氫儲入合金中時不僅不需要消耗能量，反而能放出熱量。儲氫合金釋放氫時所需的能量也不高，加上具有安全可靠、儲氫能耗低、單

4、位體積儲氫密度高等優(yōu)點，因此是最有前途的儲氫介質(zhì)。1.1儲氫合金的原理合金可逆地與氫形成金屬氫化物，或者說是氫與合金形成了化合物，即氣態(tài)氫分子被分解成氫原子而進(jìn)入了金屈之中。由于氫本身會使材料變質(zhì)。而且，儲氧合金在反復(fù)吸收和釋放氫的過程中，會不斷發(fā)生膨脹和收縮，使合金發(fā)生破壞，因此，良好的儲氫合金必須具有抵抗上述各種破壞作用的能力。1.2理想的貯氫金屬氫化物理想的貯氫金屬氫化物應(yīng)具有如下特征：（1）貯氫量大，能量密度高；（2）氫解離溫度低，離解熱??；（3）吸氫和氫解離的反應(yīng)速度快;（4）氫化物的生成熱??；（5）質(zhì)量輕、成木低;（6）化學(xué)穩(wěn)定性好，對0

5、2、出0等雜物呈惰性;（7）使用壽命長。1.3常用儲氫合金1.3.1稀土系儲氫合金稀土儲氫合金，它的優(yōu)點是活化容易、分解氫壓適中、吸放氫平衡壓差小、動力學(xué)性能優(yōu)良、不易中毒。1.3.2鎂系儲氫合金鎂基合金中比較有代表性的是鎂銀系和鎂■鋁系，鎂和鐮的合金體系中，可以形成兩種比較穩(wěn)定的金屬間化合物Mg2Ni和MgNi2。鎂■鋁系合金有Mg3Al12（Y）^Mgi7Ali2（Y）＞Mg2A13（p）等類型，研究重點則是鎂和鋁的不同組成以及添加第三種元素對其儲氫性能的影響。1.3.3鎂基儲氫材料的主要制備方法1）熔煉法是制備鎂基儲氫材料的一種傳統(tǒng)方法,Rei

6、lly等首先以鎂和銀混合熔煉成Mg2Ni△仝口JdZ.o2）擴(kuò)散法：用還原擴(kuò)散法和共沉淀還原法可以制取鎂基儲氫材料，但是由于鎂是活潑金屬，用這兩種方法制備鎂基儲氫材料有很大的困難。而常采用置換擴(kuò)散法和球磨擴(kuò)散法。3）機(jī)械合金化是一種制備細(xì)粉粒的固態(tài)反應(yīng)方法，在材料的制備過程屮，不同的元素組份在球磨機(jī)內(nèi)磨球的碰撞擠壓下，發(fā)生強(qiáng)烈的塑性變形，不同的元素組份冷焊在一起,隨后發(fā)生斷裂、冷焊、斷裂的不斷重復(fù)進(jìn)行，使得粉?？偸窃谧疃痰某叨壬弦孕迈r的原子面互相接觸，最終實現(xiàn)在熔煉狀態(tài)下才能達(dá)到的合金化的目的。2碳基和有機(jī)物儲氫材料2.1碳基儲氫材料2.1.1活性炭

7、儲氫活性炭貯氫主要用于低壓吸附貯氫，如作為汽車燃料的貯存。由于該技術(shù)具有壓力低、貯存容器自重輕、形狀選擇余地大、成本低等優(yōu)點，已引起廣泛關(guān)注。但美國能源部（DOE）要求，對燃料電池電動汽車，其體積儲氫密度必須達(dá)到63kg/m3,質(zhì)量分?jǐn)?shù)6150%02.1.2碳纖維儲氫材料碳納米纖維表面具有分子級細(xì)約10mn的中空管，比表面積大，而且可以合成石墨層面垂直于纖維軸向或與軸向成一定角度的龜骨狀特殊結(jié)構(gòu)的納米碳纖維，大量氫氣可以在納米碳纖維中凝聚，從而可能具有超級貯氫能力。2.1.3碳納米管儲氫材料碳納米管分為單壁碳納米管、多壁碳納米管以及由單壁納米碳管束形

8、成的復(fù)合盡管人們對碳納米管儲氫的研究已取得了一些進(jìn)展，但至今仍不能完全了解納米孔中發(fā)生的特殊物理化學(xué)變化過程