碳基材料儲氫原理及其應用論文

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1、湖南工業(yè)大學本科畢業(yè)設計(論文)碳基材料儲氫原理及其應用畢業(yè)論文目錄第1章緒論11.1能源短缺問題11.2氫的儲存問題2第2章常見幾種的碳基儲氫材料基本性質(zhì)和應用42.1常見的儲氫材料的分類42.2儲氫材料簡述42.2.1活性儲氫材料42.2.2碳纖維儲氫材料42.2.3碳納米管材料52.2.4石墨烯6第3章碳基儲氫材料的儲氫原理及其儲氫分析83.1活性炭的儲氫83.1.1活性炭的儲氫原理83.1.2活性炭儲氫性能的分析83.2碳納米纖維的儲氫93.2.1碳納米纖維的儲氫原理93.2.2碳納米纖維

2、儲氫性能的分析93.3碳納米管儲氫103.3.1碳納米管的儲氫原理103.3.2碳納米管儲氫性能的分析113.4石墨烯儲氫113.4.1石墨烯的儲氫原理113.4.2石墨烯儲氫性能的分析12第4章碳基材料儲氫應用14結論16參考文獻17III湖南工業(yè)大學本科畢業(yè)設計(論文)致謝19III第1章緒論工業(yè)革命的初期，燃料主要是煤炭，隨著工業(yè)發(fā)展，世界又經(jīng)歷了2次石油危機。這也促使得世界的能源關系變得異常的緊張。氫能的出現(xiàn)對能源問題的解決起到了一定的作用，一方面氫能是全世界公認的清潔能源。不久前，我國和

3、日本，美國和一些西歐國家共同制定了氫能的發(fā)展規(guī)劃，而且我國在此領域取得了許多實質(zhì)性的進展，有望成為氫能技術被廣泛推廣和引入實際應用的國家。另一方面我國現(xiàn)在所使用的傳統(tǒng)能源：例如石油，天然氣，煤等化石燃料都是屬于不可再生的能源，而隨著社會生產(chǎn)的發(fā)展，對能源的需要越來越大了，這兩者之間的矛盾導致了我們迫切需要找到一種可以再生的而且儲氫十分豐富的新能源，氫就是在此時登上了能源歷史的舞臺。在氫的開發(fā)和利用中，其中儲氫無疑是一個難點，由于氫氣本身是可燃氣體運輸本身就一定壓力而且它的化學性質(zhì)十分的活躍，非常容

4、易和空氣發(fā)生化學反應，所以儲氫成了重中之重。碳基儲氫材料作為一個新型的儲氫材料不僅本身重量很輕，還具有高的比表面積，十分有利于儲氫。所以很快的成為了現(xiàn)在世界上最好的儲氫材料之一。1.1能源短缺問題能源，它不僅關系到人民的日常生活，還可以影響國家的經(jīng)濟建設。能源的發(fā)明和使用，為人類的進化做出了非常重要的貢獻，伴隨著社會生產(chǎn)力的提高，人們所需的能源總量也在飛速增長，更加有效合理的使用能源和開發(fā)新的替代能源，成為了21世紀能源的新主題。人類目前所利用的主要能源是化石燃料，終有耗盡的一天。隨著社會發(fā)展，我

5、們對能源的需求越來越多了，能源問題就成為了關系人類生存發(fā)展的重要問題。而氫能的出現(xiàn)對能源問題的解決起到了一定的作用。氫作為元素周期表的榜首、它的原子序數(shù)為1，在所有氣體中，氫氣是重量最輕的氣體，在常溫下是氣體，在超低溫下可以變成液體。密度是空氣的1/14，是大多數(shù)氣體導熱系數(shù)的數(shù)十倍，被譽為氣體導熱性之王。他是除了核以外所有化石燃料中，化工燃料和生物燃料發(fā)熱值最高的、高達142,351kJkg[1]，大約是同樣質(zhì)量汽油放出熱量的3倍，同樣質(zhì)量焦炭的4.5倍。他的利用形式是非常多樣化的，不僅可以通過

6、燃燒直接產(chǎn)生熱能，熱力發(fā)動機中可以產(chǎn)生機械功。直接燃燒除了生成水和少量的氮化氫不會產(chǎn)生其他空氣污染氣體，在大型電站中，無論是哪種發(fā)電方式都要把得到的電，先發(fā)送到電網(wǎng)，接著由電網(wǎng)再統(tǒng)一分配給個體居民。但是電網(wǎng)有時是高峰，有時低谷，為了防止出現(xiàn)大的波動，電網(wǎng)中要設17置一些開關迅速和反應較快的發(fā)電站，氫能發(fā)電可以比較好的適合這個位置。它不需要十分復雜的蒸汽系統(tǒng)只需要火箭型內(nèi)燃發(fā)動機配以發(fā)電機。結構簡單，可以達到啟動迅速，想開就開，想關就關的，還可以用多余電來進行電解水，以作備用，也可用于制作燃料電池，

7、它的原理就是氫和氧直接發(fā)生電化學而產(chǎn)生電能，它還具有污染少，污染少，噪聲小，裝置可大可小，非常靈活等優(yōu)點，主要有酸式鹽類和氧化物類，酸式鹽主要有碳酸類和磷酸類，氧化物類則主要是以鈣鎂氧化物為主的。它還有可以用于作為固氮的結構材料[2]。1.2氫的儲存問題氫能的開發(fā)利用中其中是以氫氣的存儲最為關鍵，所要求的技術含量最高。在室溫和標準大氣壓強下1kg的氫氣的體積大約是1kg水的12倍，因為氫氣在常溫下，密度很小，且化學性質(zhì)活躍。儲氫的問題就要求我們完美避免氫氣本身問題，能夠在安全的前提下，盡量的去把氫

8、氣壓縮到最小值。壓縮比越大，對于它的運輸?shù)葐栴}也可以得到解決，且儲氫的設備增加的重量不可以超過車輛自重。為此，各國的學者和科學家通過無數(shù)的方法和手段，至今還是沒有找到符合這個要求的，都無法在實際中滿足燃料儲存對汽車的要求。直接壓縮法所面臨的難題，一是實際壓縮下能量密度太低了，二是在實際生產(chǎn)中受到了壓縮技術和成本的很大限制。直接壓縮不僅要考慮其經(jīng)濟性，還盡量要做到單位體積多壓縮氫氣。還要注重其安全性，隨著儲氫量的不斷增加，要求儲存鋼瓶的厚度也要變厚。對于如此高壓力的鋼瓶的安全運輸?shù)葐?/p>