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如何把氢储存起来
信息发布日期: 2017-06-19

如何把氢储存起来

 

       氢能体系主要包括氢的生产、储存和运输、应用三个环节。而氢能的储存是关键,也是目前氢能应用的主要技术障碍。大家知道,所有元素中氢的重量最轻,在标准状态下,它的密度为0.0899g/L,为水的密度的万分之一。在-252.7℃时,可以为液体,密度70g/L,仅为水的十五分之一。所以氢气可以储存,但是很难高密度的储存。

 

储氢新方法

 

       无机物储氢是有希望近期工业化的储氢方法之一。不少离子型氢化物,如络合金属氢化物NH3BH4、NaBH4等加热可分解放出氢气,其理论质量储氢密度分别高达19.6%和10.7%,引起了科学家的注意。其实,这些可以算是较早的储氢材料,我国在20世界50年代就开始了这类氢化物合成和应用的研究。近年来国内外的研究更注重实用化,主要聚焦在释放氢用催化剂、吸放氢速度控制、氢化物复用等方面。这类储氢系统用于氢燃料汽车的主要问题是系统的动态响应,另外,化合物的高昂价格也是大问题。除上述的氢化物外,我们常见的氨(NH3)也是一种有效的氢载体,经分解和重整后可从中获得大量氢气。

 

       有机物储氢也是一种有希望储氢方法。有机液体化合物储氢剂主要是苯和甲苯,其原理是苯(或甲苯)与氢反应生成环乙烷(或甲基环已烷),此载体在0.1MPa、室温下呈液体状态,其贮存和运输简单易行,通过催化脱氢反应产生氢以供使用,该贮氢技术具有储氢量大(环乙烷和甲基环已烷的理论贮氢量分别为7.19%和6.18%)、能量密度高、储存设备简单等特点,已成为一项有发展前景的储氢技术。

 

       有机液体氢化物作为氢载体的贮氢技术是在20世纪80年代发展起来的。美国布鲁克海文国家实验室(BNL)首先成功的将Lani5等粉末加入到3%左右的十一烷或异辛烷中,制成了可流动的浆状储氢材料。近年来,浙江大学在国家氢能973项目的支持下,系统研究了高温型稀土-镁基储氢合金及其氢化物在浆液中催化液相苯加氢反应的催化活性,对合金相结构、微观结构形貌、表面状态及吸放氢性能的影响及其相关机制,提出了合金表面与有机物中碳原子发生电荷转移的新机制。

 

       但该体系的缺点也很突出,加氢时放热量大、脱氢时能耗高,脱放氢时的温度在1000℃左右,也正是氢循环时的高温限制了它的应用。该系统能否应用的关键性问题是要开发低温高效、长寿命的脱氧催化剂。

 

        碳质储氢材料一直为人们所关注。碳质储氢材料主要是高比表面活性炭、石墨纳米纤维和碳纳米管。特殊加工后的高比表面积活性炭,在2~4MPa和超低温(77K为液氮的温度)下,质量储氢密度可达5.3~7.4%,但低温条件限制了它的广泛应用。另外还有一些复合储氢方法,如同时使用高压和储氢合金、同时使用高压和液氢等,希望提高储氢容量,改善储氢系统特性。

 

储氢新方法

 

       储氢技术是氢能应用的必须克服的难关。储氢材料吸放氢的过程就是储氢材料与氢的可逆循环反应,涉及材料多孔界面微区的传热、传质,氢分子、氢原子的动态激发及其能级迁跃,情况较复杂,由于受测试仪器精度的限制,许多过程机理尚不清楚。为了提高储氢材料的性能,使之早日实用化,目前有必要抓紧基础理论的研究,开拓全新的储氢方法,走向“柳暗花明又一村”的新境界。在能源过渡的战略决策中,随着现代化高新技术的发展,人类肯定会有所创新,有所前进,最终走出困境。新能源在国家能源结构中所占的比重将会不断增加,以氢为能源载体、储氢材料为载能材料的技术突破,将进一步为可持续利用的能源资源开辟全新的道路。


来源:氢枫能源

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