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一、用什么材料可以储存氢气
储氢材料 储氢材料
hydrogen storage material
一类能可逆地吸收和释放氢气的材料。最早发现的是金属钯，1体积钯能溶解几百体积的氢气，但钯很贵，缺少实用价值。20世纪70年代以后，由于对氢能源的研究和开发日趋重要，首先要解决氢气的安全贮存和运输问题，储氢材料范围日益扩展至过渡金属的合金。如镧镍金属间化合物就具有可逆吸收和释放氢气的性质：
每克镧镍合金能贮存0.157升氢气，略为加热，就可以使氢气重新释放出来。lani5是镍基合金，铁基合金可用作储氢材料的有tife，每克tife能吸收贮存0.18升氢气。其他还有镁基合金，如mg2cu、mg2ni等，都较便宜。
一,绪言
氢-二十一世纪
的绿色能源
1.1能源危机与环境问题
化石能源的有限性与人类需求的无限性-石油,煤炭等主要能源将在未来数十年至数百年内枯竭!!!(科技日报,2004年2月25日,第二版)
化石能源的使用正在给地球造成巨大的生态灾难-温室效应,酸雨等严重威胁地球动植物的生存!!!
人类的出路何在 -新能源研究势在必行!!!
1.2 氢能开发,大势所趋
氢是自然界中最普遍的元素,资源无穷无尽-不存在枯竭问题
氢的热值高,燃烧产物是水-零排放,无污染 ,可循环利用
氢能的利用途径多-燃烧放热或电化学发电
氢的储运方式多-气体,液体,固体或化合物
1.3 实现氢能经济的关键技术
廉价而又高效的制氢技术
安全高效的储氢技术-开发新型高效的储氢材料和安全的储氢技术是当务之急
车用氢气存储系统目标:
iea: 质量储氢容量>5%; 体积容量>50kg(h2)/m3
doe : >6.5%, > 62kg(h2)/m3
二,不同储氢方式的比较
气态储氢:
能量密度低
不太安全
液化储氢:
能耗高
对储罐绝热性能要求高
二,不同储氢方式的比较
固态储氢的优势:
体积储氢容量高
无需高压及隔热容器
安全性好,无爆炸危险
可得到高纯氢,提高氢的附加值
2.1 体积比较
2.2 氢含量比较
三,储氢材料技术现状
3.1 金属氢化物
3.2 配位氢化物
3.3 纳米材料
金属氢化物储氢特点
反应可逆
氢以原子形式储存,固态储氢,安全可靠
较高的储氢体积密度
abs.
des.
m + x/2h2
mhx + h
position for h occupied at hsm
hydrogen on tetrahedral sites
hydrogen on octahedral sites
3.1 金属氢化物储氢
目前研制成功的:
稀土镧镍系
钛铁系
镁系
钛/锆系
稀土镧镍系储氢合金
典型代表:lani5 ,荷兰philips实验室首先研制
特点:
活化容易
平衡压力适中且平坦,吸放氢平衡压差小
抗杂质气体中毒性能好
适合室温操作
经元素部分取代后的mmni3.55co0.75mn0.47al0.3(mm混合稀土,主要成分la,ce,pr,nd)广泛用于镍/氢电池
pct curves of lani5 alloy
钛铁系
典型代表:tife,美brookhaven国家实验室首先发明
价格低
室温下可逆储放氢
易被氧化
活化困难
抗杂质气体中毒能力差
实际使用时需对合金进行表面改性处理
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
镁系
典型代表:mg2ni,美brookhaven国家实验室首先报道
储氢容量高
资源丰富
价格低廉
放氢温度高(250-300℃ )
放氢动力学性能较差
改进方法:机械合金化-加tife和cacu5球磨,或复合
钛/锆系
具有laves相结构的金属间化合物
原子间隙由四面体构成,间隙多,有利于氢原子的吸附
timn1.5h2.5 日本松下(1.8%)
ti0.90zr0.1mn1.4v0.2cr0.4
活性好
用于:氢汽车储氢,电池负极ovinic
3.2配位氢化物储氢
碱金属(li,na,k)或碱土金属(mg,ca)与第三主族元素(b,al)形成
储氢容量高
再氢化难(lialh4在ticl3, ticl4等催化下180℃ ,8mpa氢压下获得5%的可逆储放氢容量)
金属配位氢化物的的主要性能
℃
3.3碳纳米管(cnts)
1991年日本nec公司iijima教授发现cnts
纳米碳管储氢-美学者dillon1997首开先河
单壁纳米碳管束tem照片
多壁纳米碳管tem照片
纳米碳管吸附储氢:
hydrogen storage capacities of cnts and lani5 for comparison (data deternined by imr,rt,10mpa)
纳米碳管电化学储氢
开口多壁mos2纳米管及其循环伏安分析
循环伏安曲线
纳米碳管电化学储氢
____________________________________________________
多壁纳米碳管电极循环充放电曲线,经过100充放电后_ 保持最大容量的70%
单壁纳米碳管循环充放电曲线,经过100充放电后 保持最大容量的80%
碳纳米管电化学储氢小结
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纯化处理后多壁纳米碳管最大放电容量为 1157mah/g,相当于4.1%重量储氢容量.经过100充放电后,其仍保持最大容量的70%.
单壁纳米碳管最大放电容量为503mah/g,相当于1.84%重量储氢容量.经过100充放电后,其仍保持最大容量的80%.
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纳米材料储氢存在的问题:
世界范围内所测储氢量相差太大:0.01(wt ) %-67 (wt ) %,如何准确测定
储氢机理如何
四,结束语-氢能离我们还有多远
氢能作为最清洁的可再生能源,近10多年来发达国家高度重视,中国近年来也投入巨资进行相关技术开发研究
氢能汽车在发达国家已示范运行,中国也正在筹划引进
氢能汽车商业化的障碍是成本高,高在氢气的储存
液氢和高压气氢不是商业化氢能汽车-安全性和成本
大多数储氢合金自重大,寿命也是个问题;自重低的镁基合金很难常温储放氢,位氢化物的可逆储放氢等需进一步开发研究,
二、化工厂氢气储罐一般多大
化工厂氢气储罐的大小取决于生产规模和储存需求。一般来说，氢气储罐的容量可以从几千立方米到数万立方米不等。在化工生产中，氢气是一种重要的原料和能源，因此储罐的大小需要根据生产需求进行合理规划。
对于小型化工厂，氢气储罐的容量一般在几千立方米左右。这种规模的储罐可以满足小规模生产的需要，同时也可以降低储罐的成本和占地面积。对于大型化工厂，氢气储罐的容量则需要更大，一般在数万立方米以上。这种规模的储罐可以满足大规模生产的需要，同时也需要更高的安全措施和管理。
无论储罐的大小，化工企业都需要严格遵守相关的安全规定和标准，确保储罐的安全运行。同时，化工企业还需要定期对储罐进行检查和维护，确保储罐的完好性和安全性。只有这样，才能保障生产的顺利进行，同时也能保障员工和环境的安全。
三、氢气用什么储罐
氢气用钢制储罐储存、要有防静电接地、防雷避雷装置、安装安全阀
