储氢材料

氢能源储存材料复材100133周强氢能源　　　随着人类社会的飞速发展和人们环保意识的日益增强，传统能源已经成为社会经济发展和人们生活水平提高的重大障碍。目前各国所采取的提高传统能源利用率、实现废物的循环利用等来减缓其消耗速度也仅仅是权宜之计，唯有开发出新型能源替代传统能源才能从根本上解决当前所面临的能源问题。太阳能、核能、氢能等新型能源成为当前研究的热点氢能由于可用作便携能源和车载能源；且与目前应用的汽油相比具有无污染、燃烧值高、自燃温度高等多重的优点，还可以利用现有的供油配套设施；因此成为目前化石燃料最具潜力的替代能源。氢能作为一种清洁的二次能源，具有很多优越性能所有元素中氢重量最亲。在大气压下，他的密度为0.0899g/L；在-252.7摄氏度时，可成为液体，若将压力增加到白个大气压，液氢可成为金属氢。所有气体中，氢的导热性最好，比大多数气体导热系数高出10倍，因此在能源工业中是极好的载体。氢是自然界最普遍的元素，除空气中含有氢外，它主要以化合物形式储存于水，水是地球最广泛的物质。据推算把海水中的氢提取出来，他所产生的总热量比地球上所有燃料热量还大9000倍。除核燃料外氢的发热值是所有化石燃料，化工燃料和生物燃料中最高，为142.35kj/kg氢燃烧性好，点燃快，与空气混合时有广泛的可燃范围，而且燃点高，燃烧速度快。氢本身无毒，与其他燃料相比氢燃烧时最清洁，除生成水和少量氮化氢外不会产生对环境有害的污染物质，少量的氮化氢经过适当处理也不会污染环境，而且燃烧生成的水还可继续制氢，反复循环使用。氢能源利用形式多，既可以通过燃烧产生热能，在热力发动机产生机械能，又可以作为能源材料用于燃料电池，或转换为固态氢用作结构材料。用氢代替煤和石油，不需要对现有技术装备做重大改造，现在的内燃机稍加改造即可使用。氢可以以气态，液态或固态的金属氢化物出现，能适应贮运及各种应用环境的不同需求。氢能源的储存传统的储氢有两种：一种方法是利用高压钢瓶（氢气罐）来储存氢气，但钢瓶贮存氢气容量小，瓶子里的氢气即使加压到150个大气压，所装的氢气质量也不到氢气瓶质量的1%，而且有爆炸的危险：另一种方法是储存液态氢，讲气态氢降温到-253摄氏度变为液体进行储存，但液体储存箱非常庞大，而且需要极好的绝热装置来隔热才能防止液态氢不会沸腾气化。随着氢能作为一种情洁的二次能源受到广泛关注，开发高性能新型储氢材料成为当前研究热点储氢方法优点缺点压缩气体运输使用方便，可靠压力高使用和运输危险，钢瓶的体积和质量大，运费高液氮储氢能力大储氢过程能耗大，使用不方便金属氢化物运输和使用安全单位质量的储氢量小，金属氢化物易破裂低压吸附低温储氢能力大运输和保温需低温常用的储氢方法及其优缺点　　20世纪60年代，材料王国出现了能储存氢的金属和合金，统称为储氢合金。这些金属或合金具有很强的捕捉氢的能力，在一定温度和压力条件下，氢分子先分解成单个原子，而这些氢原子便见缝插针般进入合金原子之间的缝隙中，并与合金进行化学反应生成金属氢化物。外在现为大量吸收氢，同时放出大量热量　　当对这些金属氢化物进行加热时，他们又会发生分解反应，氢原子又能结合生成氢气释放出来，而且伴随有明显的吸热效应。尽管储氢合金的金属原子缝隙不大，但储氢能力能力却比氢气瓶还大，因为他能像海绵一样把钢瓶内氢气全部吸进。相当于储氢钢瓶重量1/3的储氢合金，其体积不到钢瓶不到的1/10，但储氢量确实相同温度和压力条件下气态氢的1000倍，表1.2列出了配位氢化物及其理论储氢量　　配位氢化物及其理论储氢量配位氢化物H2（%，理论值）配位氢化物H2（%，理论值）LiH13.0Mg(BH4)14.9KALH45.8Ca(ALH4)7.9LiALH410.6NaALH47.4LiBH418.5NaBH410.6AL(BH4)16.9Ti(BH4)313.1LiALH2(BH4)15.3Zr(BH4)38.9Mg(ALH4)29.3Li2NH10.4