㈠ 儲氫合金的概念是什麼
一種新型合金,一定條件下能吸收氫氣,一定條件能放出氫氣:循環壽命性能優異,並可被用於大型電池,尤其是電動車輛、混合動力電動車輛、高功率應用等等。
20世紀60年代,材料王國里出現了能儲存氫的金屬和合金,統稱為儲氫合金(hydrogen storage metal),這些金屬或合金具有很強的捕捉氫的能力,它可以在一定的溫度和壓力條件下,氫分子在合金(或金屬)中先分解成單個的原子,而這些氫原子便「見縫插針」般地進入合金原子之間的縫隙中,並與合金進行化學反應生成金屬氫化物(metal hydrides),外在表現為大量「吸收」氫氣,同時放出大量熱量。而當對這些金屬氫化物進行加熱時,它們又會發生分解反應,氫原子又能結合成氫分子釋放出來,而且伴隨有明顯的吸熱效應。
分類
目前儲氫合金主要包括有鈦系、鋯系、鐵系及稀土系儲氫合金。
主要用途
氫氣分離、回收和凈化材料。
化學工業、石油精製以及冶金工業生產中,通常有大量的含氫尾氣排出,含氫量有些達到50~60%,而目前多是採用排空或者白白的燃燒處理。因此,對這部分加以回收利用,在經濟上有巨大的意義。另外,集成電路、半導體器件、電子材料和光纖等產業中,需要超高純氫體。利用儲氫合金對氫原子有特殊的親和力,而對其他氣體雜質擇優排斥的特性,即利用儲氫合金具有隻選擇吸收氫和捕獲不純雜質的功能,不但可以回收廢氣中的氫,而且可以使氫純度高於 99.9999%以上,價格便宜、安全,具有十分重要的社會效益和經濟意義。
製冷或採暖設備材料。
由於儲氫合金具有在吸氫化學反應時放出大量熱,而在放氫時吸收大量熱的特性,因此,人們可以利用儲氫合金的這種放熱——吸熱循環,可進行熱的儲存和傳輸,製造製冷或採暖設備。美國和日本競相採用儲氫合金製成太陽能和廢熱利用的冷暖房,其原理就是利用儲氫合金在吸氫時的放熱反應和釋放氫時的吸熱反應。我國北京有色金屬研究總院則利用儲氫合金儲放氫過程的吸放熱循環效應,製造了一台可以製冷到77K的製冷機,該機器可用於工業、醫療等行業需要低溫環境的場合。
鎳氫充電電池。
由於目前大量使用的鎳鎘電池(Ni-Cd)中的鎘有毒,使廢電池處理復雜,環境受到污染,因此它將逐漸被用儲氫合金做成的鎳氫充電電池(Ni-MH)所替代。從電池電量來講,相同大小的鎳氫充電電池電量比鎳鎘電池高約1.5~2倍,且無鎘的污染,現已經廣泛地用於移動通訊、筆記本計算機等各種小型攜帶型的電子設備。目前,更大容量的鎳氫電池已經開始用於汽油/電動混合動力汽車上,利用鎳氫電池可快速充放電過程,當汽車高速行駛時,發電機所發的電可儲存在車載的鎳氫電池中,當車低速行駛時,通常會比高速行駛狀態消耗大量的汽油,因此為了節省汽油,此時可以利用車載的鎳氫電池驅動電動機來代替內燃機工作,這樣既保證了汽車正常行駛,又節省了大量的汽油,因此,混合動力車相對傳統意義上的汽車具有更大的市場潛力,世界各國目前都在加緊這方面的研究。
㈡ 儲氫材料有哪些
儲氫合金是指在一定溫度和氫氣壓力下,能可逆地大量吸收、儲存和釋放氫氣的金屬間化合物。
水合物儲存氫氣具有很多的優點:首先,儲氫和放氫過程完全互逆,儲氫材料為水,放氫後的剩餘產物也只有水,對環境沒有污染,而且水在自然界中大量存在並價格低廉;其次,形成和分解的溫度壓力條件相對較低、速度快、能耗少。粉末冰形成氫水合物只需要幾分鍾,塊狀冰形成氫水合物也只需要幾小時;而水合物分解時,因為氫氣以分子的形態包含在水合物孔穴中,所以只需要在常溫常壓下氫氣就可以從水合物中釋放出來,分解過程非常安全且能耗少。因此,研究採用水合物的方式來儲存氫氣是很有意義的,美國、日本、加拿大、韓國和歐洲已經開始了初步的實驗研究和理論分析工作。
㈢ 儲氫合金的簡介
別看儲氫合金的金屬原子之間縫隙不大,但儲氫本領卻比氫氣瓶的本領可大多了,因為它能像海綿吸水一樣把鋼瓶內的氫氣全部吸盡。具體來說,相當於儲氫鋼瓶重量1/3的儲氫合金,其體積不到鋼瓶體積的1/10,但儲氫量卻是相同溫度和壓力條件下氣態氫的1000倍,由此可見,儲氫合金不愧是一種極其簡便易行的理想儲氫方法。採用儲氫合金來儲氫,不僅具有儲氫量大、能耗低,工作壓力低、使用方便的特點,而且可免去龐大的鋼制容器,從而使存儲和運輸方便而且安全。
㈣ 什麼是儲氫合金儲氫
20世紀60年代,材料王國里出現了能儲存氫的金屬和合金。
儲氫合金儲氫,比氫氣瓶的本領大多了。它儲氫量大,使用方便,還可免去龐大的鋼制容器。用氫時,將儲氫合金加熱,氫就能及時釋放出來,而且還可通過調節加熱溫度和合金的成分來控制合金釋放氫的快慢和數量。
㈤ 儲氫裝置如何選擇
氫能體系主要包括氫的生產、儲存和運輸、應用3個環節。而氫能的儲存是關鍵,也是目前氫能應用的主要技術障礙。大家知道,所有元素中氫的重量最輕,在標准狀態下,它的密度為0.0899克/升,為水的密度的萬分之一。在-252.7℃ 時,可以為液體,密度70克/升,僅為水的1/15。所以氫氣可以儲存,但是很難高密度儲存。
氫氣輸送也是氫能利用的重要環節。一般而言,氫氣生產廠和用戶會有一定的距離,這就存在氫氣輸送的需求。按照氫在輸運時所處狀態的不同,可以分為氣氫輸送、液氫輸送和固氫輸送。其中前兩者是目前正在大規模使用的兩種方式。
高壓氣態儲存
氣態氫可儲存在地下倉庫里,也可裝入鋼瓶中。為了提高其儲存空間利用率,必須將氫氣進行壓縮,盡可能使氫氣的體積變小,因此就需要對氫氣施加壓力,為此需消耗較多的壓縮功。氫氣重量很輕,即使體積縮小、密度增大,重量仍然如此。一般情況下,一個充氣壓力為20兆帕的高壓鋼瓶儲氫重量只佔總重量的1.6%,供太空用的鈦瓶儲氫重量也僅為總重量的5%。
為提高儲氫量,目前科技工作者們正在研究一種微孔結構的儲氫裝置,它是一種微型球床。微型球的球壁非常薄,最薄的只有1微米。微型球充滿了非常小的小孔,最小的小孔直徑只有10微米左右,氫氣就儲存在這些小孔中。微型球可用塑料、玻璃、陶瓷或金屬製造。
高壓氣態儲存是最普遍、最直接的方式,通過減壓閥的調節就可以直接將氫氣釋放出來。但是它也存在著一定的不足,即能耗較高。
低溫液化儲存
隨著溫度的變化,氫氣的形態也會發生變化。將氫氣降溫,當冷卻到-253℃時,氫氣就會發生形態上的變化,由氣態變成液態,也就是液氫。然後,再將液氫儲存在高真空的絕熱容器中,在恆定的低溫下,液氫就會一直保持這種狀態,不再發生變化。這種液氫儲存工藝已經用於宇航中。這種儲存方式成本較高,安全技術也比較復雜,不適合廣泛應用。低溫儲存液氫的關鍵就在於儲存容器,因此高度絕熱的儲氫容器是目前研究的重點。
現在一種間壁間充滿中孔微珠的絕熱容器已經問世。這種二氧化硅的微珠直徑在30~150微米,中間是空心的,壁厚只有1~5微米,在部分微珠上鍍上厚度為1微米的鋁。由於這種微珠導熱系數極小,其顆粒又非常細,可以完全抑制顆粒間的對流換熱;將3%~5%的鍍鋁微珠混入不鍍鋁的微珠當中,可以有效地切斷輻射傳熱。這種新型的熱絕緣容器不需抽真空,其絕熱效果遠優於普通高真空的絕熱容器,是一種比較理想的液氫儲存罐,美國宇航局已廣泛採用這種新型的儲氫容器。
在生產實踐中,採用液氫儲存必須先制備液氫,將氣態氫變成液態氫。生產液氫一般可採用3種液化循環方式,其中,帶膨脹機的循環效率最高,在大型氫液化裝置上被廣泛採用;節流循環方式效率不高,但流程簡單,運行可靠,所以在小型氫液化裝置中應用較多;氦製冷氫液化循環消除了高壓氫的危險,運轉安全可靠,但氦製冷系統設備復雜,因此在氫液化中應用不多。
金屬氫化物儲存
曾經有這樣一件奇怪的事情:在一間部隊的營房裡,史密斯中士把彎曲的鎳鈦合金絲拉直,放到工作台上,轉過身忙別的事情。過了一會兒,等他再回到檯子邊,看到剛才拉直的鎳鈦合金絲又變成原來彎曲的形狀了,史密斯中士對此感到很奇怪。
發現這種現象的不僅僅是史密斯中士,巴克勒教授也發現了這種現象。他發現被他拉直的鎳鈦合金絲又恢復到原來彎曲的形狀了。為什麼會這樣呢?巴克勒教授走到鎳鈦合金絲的旁邊,看到周圍並沒有什麼異常,他再試了一下看看是不是磁場作用的結果,可是經過檢測,周圍根本沒有磁場。這到底是什麼原因呢?當他無意中用手摸了摸放金屬的檯子,發現檯子很燙,難道是熱量在作怪嗎?巴克勒教授決定親自試一試。他把鎳鈦合金絲一根一根地拉直,然後又把它們放到檯子上,結果和剛才一樣。他又將這些鎳合金絲拉直放到另外一個地方,這些金屬並沒有彎曲,還保持原來的樣子。也就是說,放在高溫地方的鎳鈦合金絲會恢復到原來彎曲的樣子,而放在其他地方的鎳鈦合金絲沒有改變形狀。巴克勒教授從而發現了一個非常重要的科學現象,即合金在上升到一定溫度的時候,它會恢復到原來彎曲的狀態。巴克勒教授由此得到一個結論:鎳鈦合金具有記憶力。鎳鈦合金具有記憶力,那麼其他金屬有沒有記憶力呢?巴克勒教授並沒有淺嘗輒止,放過對其他事物研究的機會。他做了許多實驗,最後他發現合金大都具有記憶力。
根據合金的這一特性,近年來,一種新型簡便的儲氫方法應運而生,即利用儲氫合金(金屬氫化物)來儲存氫氣。這是一種金屬與氫反應生成金屬氫化物而將氫儲存和固定的技術。氫可以和許多金屬或合金化合之後形成金屬氫化物,它們在一定溫度和壓力下會大量吸收氫而生成金屬氫化物。而反應又有很好的可逆性,適當升高溫度和減小壓力即可發生逆反應,釋放出氫氣。金屬氫化物儲存,使氫氣跟能夠氫化的金屬或合金相化合,以固體金屬氫化物的形式儲存起來。金屬儲氫自20世紀70年代開始就受到了重視。
儲氫合金具有很強的儲氫能力。單位體積儲氫的密度,是相同溫度、壓力條件下氣態氫的1000倍,也就是說,相當於儲存了1000個大氣壓的高壓氫氣。儲氫合金都是固體,需要用氫時通過加熱或減壓將儲存於其中的氫釋放出來,因此是一種極其簡便易行的理想儲氫方法。目前研究發展中的儲氫合金主要有鈦系儲氫合金、鋯系儲氫合金、鐵系儲氫合金以及稀土系儲氫合金。
儲氫合金具有高強的本領,不僅具有儲存氫氣的功能,而且還能夠採暖和製冷。炎熱的夏天,太陽光照射在儲氫合金上,在陽光熱量的作用下,它便吸熱放出氫氣,將氫氣儲存在氫氣瓶里。吸熱使周圍空氣溫度降低,起到空調製冷的效果。到了寒冷的冬天,儲氫合金又吸收夏天所儲存的氫氣,放出熱量,這些熱量就可以供取暖了。利用這種放熱—吸熱循環可進行熱的儲存和傳輸,製造製冷或採暖設備。此外,儲氫合金還可以用於提純和回收氫氣,它可將氫氣提純到很高的純度。採用儲氫合金,可以以很低的成本獲得純度高於99.9999%的超純氫。
儲氫合金的飛速發展,給氫氣的利用開辟了一條廣闊的道路。目前我國已研製成功了一種氫能汽車,它使用儲氫材料90千克就可以連續行駛40千米,時速超過50千米。
碳材料儲存
碳材料儲氫也是一種重要的儲氫途徑。做儲氫介質的碳材料主要有高比表面積活性炭、石墨納米纖維和碳納米管。由於材料內孔徑的大小及分布不同,這三類碳材料的儲氫機理也有區別。活性炭儲氫的研究始於20世紀70年代末,該材料儲氫面臨最大的技術難點是氫氣需先預冷吸氫量才有明顯的增長,且由於活性炭孔徑分布較為雜亂,氫的解吸速度和可利用容積比例均受影響。碳納米材料是一種新型儲氫材料,如果選用合適催化劑,優化調整工藝過程參數,可使其結構更適宜氫的吸收和脫附,用它做氫動力系統的儲氫介質有很好的前景。
石墨納米纖維來自含碳化合物,由含碳化合物經所選金屬顆粒催化分解產生,主要形狀有管狀、飛魚骨狀、層狀。其中,飛魚骨狀的石墨納米纖維吸氫量最高。
碳納米管可以分為單壁碳納米管和多壁碳納米管,主要由碳通過電弧放電法和熱分解催化法製得。電弧放電法製得的碳納米管通常比較長,結晶性能比較好,但純化較困難。而用催化法製得的碳納米管,管徑大小比較容易調節,純化也比較容易,但結晶性能要比電弧放電法制備的差一些。
碳納米管的孔徑分布比石墨納米纖維的孔徑分布更為有序,選用合適的金屬催化顆粒和晶狀促長劑,就能夠比較容易地控制管徑的大小及管口的朝向。微孔中加入催化金屬顆粒和促長劑,可增加碳納米管強度,並使表面微孔更適宜氫分子的儲存。
㈥ 金屬氫化物的優點和缺點
優點是儲氫容量大,儲氫密度大,安全性高
㈦ 無機化合物儲氫材料特點
特點:
1、活化容易;
2、平衡壓力適中且平坦,吸放氫平衡壓差小;
3、抗雜質氣體中毒性能好;
4、適合室溫操作。
儲氫材料一類能可逆地吸收和釋放氫氣的材料。最早發現的是金屬鈀,1體積鈀能溶解幾百體積的氫氣,但鈀很貴,缺少實用價值。
不同儲氫方式的比較:
1、氣態儲氫
氣態儲氫的 缺點:能量密度低;不太安全
2、液態儲氫
液態儲氫的缺點: 能耗高;對儲罐絕熱性能要求高
3、固態儲氫
固態儲氫的優點:體積儲氫容量高;無需高壓及隔熱容器;安全性好,無爆炸危險;可得到高純氫,提高氫的附加值。
常見儲氫材料:
目前儲氫材料有金屬氫化物、碳纖維碳納米管、非碳納米管、玻璃儲氫微球、絡合物儲氫材料以及有機液體氫化物。下面僅就合金、有機液體以及納米儲氫材料三個方面對儲氫材料加以介紹。
1、合金儲氫材料
儲氫合金是指在一定溫度和氫氣壓力下,能可逆的大量吸收、儲存和釋放氫氣的金屬間化合物,其原理是金屬與氫形成諸如離子型化合物、共價型金屬氫化物、金屬相氫化物-金屬間化合物等結合物,並在一定條件下能將氫釋放出來。
2、液態有機物儲氫材料
有機液體氫化物貯氫是藉助不飽和液體有機物與氫的一對可逆反應, 即加氫和脫氫反應來實現的。加氫反應時貯氫,脫氫反應時放氫, 有機液體作為氫載體達到貯存和輸送氫的目的。
3、納米儲氫材料
納米儲氫材料分為兩種方式,一種是將原有的儲氫材料納米化,還有一種就是開發新的納米材料作為儲氫材料。
儲氫合金納米化提高儲氫特性主要表現在以下幾個方面原因:
(1)對於納米尺寸的金屬顆粒,連續的能帶分裂為分立的能級,並且能級間的平均間距增大,使得氫原子容易獲得解離所需的能量;
(2)納米顆粒具有巨大的比表面積,電子的輸送將受到微粒表面的散射,顆粒之間的界面形成電子散射的高勢壘,界面電荷的積累產生界面極化,而元素的電負性差越大,合金的生成焓越負,合金氫化物越穩定。金屬氫化物能夠大量生成,單位體積吸納的氫的質量明顯大於宏觀顆粒;
(3)納米貯氫合金比表面積大,表面能高,氫原子有效吸附面積顯著增多,氫擴散阻力下降,而且氫解反應在合金納米晶的催化作用下反應速率增加,納米晶具有高比例的表面活性原子,有利於反應物在其表面吸附,有效降低了電極表面氫原子的吸附活化能,因而具有高的電催化性能。;
(4)晶粒的細化使其硬度增加,貯氫合金的整體強度隨晶粒尺寸的增加而增強,這對於抗酸鹼及抗循環充放粉化,以及抵抗充放電形成的氧壓對貯氫基體的沖擊大有裨益,並且顯著提高了貯氫合金耐腐蝕性。
㈧ 儲氫材料概述
Fuel Cell R&D Center
Seminar I
Dalian Institute of Chemical Physics
儲氫材料概述
報告人: 趙 平
指導教師: 張華民 研究員
Fuel cell R&D center
Dalian Institute of Chemical Physics
Chinese Academy of Science
2004年4月
Seminar I
一,緒言
氫-二十一世紀
的綠色能源
1.1能源危機與環境問題
化石能源的有限性與人類需求的無限性-石油,煤炭等主要能源將在未來數十年至數百年內枯竭!!!(科技日報,2004年2月25日,第二版)
化石能源的使用正在給地球造成巨大的生態災難-溫室效應,酸雨等嚴重威脅地球動植物的生存!!!
人類的出路何在 -新能源研究勢在必行!!!
1.2 氫能開發,大勢所趨
氫是自然界中最普遍的元素,資源無窮無盡-不存在枯竭問題
氫的熱值高,燃燒產物是水-零排放,無污染 ,可循環利用
氫能的利用途徑多-燃燒放熱或電化學發電
氫的儲運方式多-氣體,液體,固體或化合物
1.3 實現氫能經濟的關鍵技術
廉價而又高效的制氫技術
安全高效的儲氫技術-開發新型高效的儲氫材料和安全的儲氫技術是當務之急
車用氫氣存儲系統目標:
IEA: 質量儲氫容量>5%; 體積容量>50kg(H2)/m3
DOE : >6.5%, > 62kg(H2)/m3
二,不同儲氫方式的比較
氣態儲氫:
能量密度低
不太安全
液化儲氫:
能耗高
對儲罐絕熱性能要求高
二,不同儲氫方式的比較
固態儲氫的優勢:
體積儲氫容量高
無需高壓及隔熱容器
安全性好,無爆炸危險
可得到高純氫,提高氫的附加值
2.1 體積比較
2.2 氫含量比較
三,儲氫材料技術現狀
3.1 金屬氫化物
3.2 配位氫化物
3.3 納米材料
金屬氫化物儲氫特點
反應可逆
氫以原子形式儲存,固態儲氫,安全可靠
較高的儲氫體積密度
Abs.
Des.
M + x/2H2
MHx + H
Position for H occupied at HSM
Hydrogen on Tetrahedral Sites
Hydrogen on Octahedral Sites
3.1 金屬氫化物儲氫
目前研製成功的:
稀土鑭鎳系
鈦鐵系
鎂系
鈦/鋯系
稀土鑭鎳系儲氫合金
典型代表:LaNi5 ,荷蘭Philips實驗室首先研製
特點:
活化容易
平衡壓力適中且平坦,吸放氫平衡壓差小
抗雜質氣體中毒性能好
適合室溫操作
經元素部分取代後的MmNi3.55Co0.75Mn0.47Al0.3(Mm混合稀土,主要成分La,Ce,Pr,Nd)廣泛用於鎳/氫電池
PCT curves of LaNi5 alloy
鈦鐵系
典型代表:TiFe,美Brookhaven國家實驗室首先發明
價格低
室溫下可逆儲放氫
易被氧化
活化困難
抗雜質氣體中毒能力差
實際使用時需對合金進行表面改性處理
PCT curves of TiFe alloy
TiFe(40 ℃)
TiFe alloy
Characteristics:
two hydride phases;
phase (TiFeH1.04) & phase (TiFeH1.95 )
2.13TiFeH0.10 + 1/2H2 → 2.13TiFeH1.04
2.20TiFeH1.04 + 1/2H2 → 2.20TiFeH1.95
鎂系
典型代表:Mg2Ni,美Brookhaven國家實驗室首先報道
儲氫容量高
資源豐富
價格低廉
放氫溫度高(250-300℃ )
放氫動力學性能較差
改進方法:機械合金化-加TiFe和CaCu5球磨,或復合
鈦/鋯系
具有Laves相結構的金屬間化合物
原子間隙由四面體構成,間隙多,有利於氫原子的吸附
TiMn1.5H2.5 日本松下(1.8%)
Ti0.90Zr0.1Mn1.4V0.2Cr0.4
活性好
用於:氫汽車儲氫,電池負極Ovinic
3.2配位氫化物儲氫
鹼金屬(Li,Na,K)或鹼土金屬(Mg,Ca)與第三主族元素(B,Al)形成
儲氫容量高
再氫化難(LiAlH4在TiCl3, TiCl4等催化下180℃ ,8MPa氫壓下獲得5%的可逆儲放氫容量)
金屬配位氫化物的的主要性能
℃
3.3碳納米管(CNTs)
1991年日本NEC公司Iijima教授發現CNTs
納米碳管儲氫-美學者Dillon1997首開先河
單壁納米碳管束TEM照片
多壁納米碳管TEM照片
納米碳管吸附儲氫:
Hydrogen storage capacities of CNTs and LaNi5 for comparison (data deternined by IMR,RT,10MPa)
納米碳管電化學儲氫
開口多壁MoS2納米管及其循環伏安分析
循環伏安曲線
納米碳管電化學儲氫
____________________________________________________
多壁納米碳管電極循環充放電曲線,經過100充放電後_ 保持最大容量的70%
單壁納米碳管循環充放電曲線,經過100充放電後 保持最大容量的80%
碳納米管電化學儲氫小結
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_
純化處理後多壁納米碳管最大放電容量為 1157mAh/g,相當於4.1%重量儲氫容量.經過100充放電後,其仍保持最大容量的70%.
單壁納米碳管最大放電容量為503mAh/g,相當於1.84%重量儲氫容量.經過100充放電後,其仍保持最大容量的80%.
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納米材料儲氫存在的問題:
世界范圍內所測儲氫量相差太大:0.01(wt ) %-67 (wt ) %,如何准確測定
儲氫機理如何
四,結束語-氫能離我們還有多遠
氫能作為最清潔的可再生能源,近10多年來發達國家高度重視,中國近年來也投入巨資進行相關技術開發研究
氫能汽車在發達國家已示範運行,中國也正在籌劃引進
氫能汽車商業化的障礙是成本高,高在氫氣的儲存
液氫和高壓氣氫不是商業化氫能汽車-安全性和成本
大多數儲氫合金自重大,壽命也是個問題;自重低的鎂基合金很難常溫儲放氫,位氫化物的可逆儲放氫等需進一步開發研究,
碳材料吸附儲氫受到重視,但基礎研究不夠,能否實用化還是個問號
氫能之路-前途光明,道路曲折!
㈨ 固態儲氫相對於氣態和液態儲氫而言有何優點其基本原理如何
不同儲氫方式的比較
1氣態儲氫
氣態儲氫的
缺點能量密度低不太安全
2液態儲氫
液態儲氫的缺點
能耗高對儲罐絕熱性能要求高
3固態儲氫
固態儲氫的優點體積儲氫容量高無需高壓及隔熱容器安全性好無爆炸危險可得到高純氫提高氫的附加值
2.1
體積比較
2.2
氫含量比較
㈩ 將氫氣冷凝成液體並儲存在儲罐中的優點和缺點是什麼
儲氫是氫能發展中的一個重要方面,低溫液化儲氫由於其儲氫密度大,能量密度高等特點,具有很大的優勢,下面我們具體來看看優點和有哪些不足。
就三種主流的儲氫方式而言,高壓儲氫技術較為成熟,未來將朝著更高壓力,更輕質的方向發展,目前在燃料電池車中已有應用,金屬氫化物儲氫在未來一段時間,將仍處於實驗研究階段,但也表現出巨大潛力,低溫液態儲氫由於氫液化耗能巨大,且對低溫絕熱容器性能要求極高,導致其儲氫成本昂貴,目前多用於航天方面,絕熱技術是低溫容器的核心技術。傳統的被動絕熱技術在低溫系統中均有廣泛應用,在此基礎上發展而來的變密度多層絕熱技術目前主要用於航天,國內相關研究較少。基於低溫製冷機技術,通過主動耗能來實現熱量轉移的主動絕熱技術是研究的一個熱點,低溫壓力容器在選材上要考慮工程材料的低溫性能,及材料與儲存介質的相容性。
隨著氫燃料電池的迅猛發展,對民用氫提出了更大需求,低溫液態儲氫存在從軍工向民用轉移的趨勢,但目前由於氫液化過程耗能巨大、且液氫儲存對容器絕熱性能要求極高,導致其經濟性很差,氫液化較困難,僅通過被動絕熱技術在存儲中難以做到絕對的絕熱,浪費不可避免,且有一定危險性,隨著材料科學的不斷發展,低導熱率,高強度,良好低溫性能的材料將不斷應用於低溫容器中,此外,氫安全也是人們關注的問題,在未來氫能取得大規模應用之際,對氫爆炸,泄露相關機理及模型的研究至關重要,如何保障用氫安全則是重中之重。