儲氫材料概述ppt課件.ppt

2020 3 7 1 儲氫材料概述 SeminarI 2020 3 7 2 一 緒言 氫 二十一世紀的綠色能源 2020 3 7 3 1 1能源危機與環(huán)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(shù)十年至數(shù)百年內(nèi)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(tài)災(zāi)難 溫室效應(yīng) 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 2020 3 7 4 1 2氫能開發(fā) 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(chǎn)物是水 零排放 無污染 可循環(huán)利用氫能的利用途徑多 燃燒放熱或電化學發(fā)電氫的儲運方式多 氣體 液體 固體或化合物 2020 3 7 5 氫能系統(tǒng)建立條件 規(guī)模制氫技術(shù) 貯氫技術(shù) 氫內(nèi)燃機燃料電池技術(shù) 關(guān)鍵環(huán)節(jié)亟待突破 制氫原料能源 2020 3 7 6 1 3實現(xiàn)氫能經(jīng)濟的關(guān)鍵技術(shù) 廉價而又高效的制氫技術(shù)安全高效的儲氫技術(shù) 開發(fā)新型高效的儲氫材料和安全的儲氫技術(shù)是當務(wù)之急車用氫氣存儲系統(tǒng)目標 IEA 質(zhì)量儲氫容量 5 體積容量 50kg H2 m3DOE 6 5 62kg H2 m3 2020 3 7 7 二 不同儲氫方式的比較 氣態(tài)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 2020 3 7 8 貯氫技術(shù) 2020 3 7 9 日本加氫站 2020 3 7 10 加氫站指標 2020 3 7 11 二 不同儲氫方式的比較 固態(tài)儲氫的優(yōu)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 2020 3 7 12 2 1體積比較 2020 3 7 13 2 2氫含量比較 2020 3 7 14 三 儲氫材料技術(shù)現(xiàn)狀 3 1金屬氫化物3 2配位氫化物3 3納米材料 2020 3 7 15 金屬氫化物儲氫特點 反應(yīng)可逆氫以原子形式儲存 固態(tài)儲氫 安全可靠較高的儲氫體積密度 M x 2H2 MHx H 2020 3 7 16 PositionforHoccupiedatHSM 2020 3 7 17 3 1金屬氫化物儲氫 目前研制成功的 稀土鑭鎳系鈦鐵系鎂系鈦 鋯系 2020 3 7 18 稀土鑭鎳系儲氫合金 典型代表 LaNi5 荷蘭Philips實驗室首先研制特點 活化容易平衡壓力適中且平坦 吸放氫平衡壓差小抗雜質(zhì)氣體中毒性能好適合室溫操作經(jīng)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 廣泛用于鎳 氫電池 2020 3 7 19 PCTcurvesofLaNi5alloy 2020 3 7 20 鈦鐵系 典型代表 TiFe 美Brookhaven國家實驗室首先發(fā)明價格低室溫下可逆儲放氫易被氧化活化困難抗雜質(zhì)氣體中毒能力差實際使用時需對合金進行表面改性處理 PCTcurvesofTiFealloy TiFe 40 2020 3 7 22 TiFealloy Characteristics twohydridephases phase TiFeH1 04 phase TiFeH1 95 2 13TiFeH0 10 1 2H2 2 13TiFeH1 042 20TiFeH1 04 1 2H2 2 20TiFeH1 95 2020 3 7 23 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(fù)合 2020 3 7 24 鈦 鋯系 具有Laves相結(jié)構(gòu)的金屬間化合物原子間隙由四面體構(gòu)成 間隙多 有利于氫原子的吸附TiMn1 5H2 5日本松下 1 8 Ti0 90Zr0 1Mn1 4V0 2Cr0 4活性好用于 氫汽車儲氫 電池負極Ovinic 2020 3 7 25 3 2配位氫化物儲氫 堿金屬 Li Na K 或堿土金屬 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 2020 3 7 26 金屬配位氫化物的的主要性能 2020 3 7 27 3 3碳納米管 CNTs 1991年日本NEC公司Iijima教授發(fā)現(xiàn)CNTs 2020 3 7 28 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 2020 3 7 29 納米碳管吸附儲氫 HydrogenstoragecapacitiesofCNTsandLaNi5forcomparison datadeterninedbyIMR RT 10MPa 2020 3 7 30 納米碳管電化學儲氫 開口多壁MoS2納米管及其循環(huán)伏安分析 循環(huán)伏安曲線 2020 3 7 31 納米碳管電化學儲氫 2020 3 7 32 多壁納米碳管電極循環(huán)充放電曲線 經(jīng)過100充放電后保持最大容量的70 單壁納米碳管循環(huán)充放電曲線 經(jīng)過100充放電后保持最大容量的80 2020 3 7 33 碳納米管電化學儲氫小結(jié) 2020 3 7 34 納米材料儲氫存在的問題 世界范圍內(nèi)所測儲氫量相差太大 0 01 wt 67 wt 如何準確測定 儲氫機理如何 2020 3 7 35 四 結(jié)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(fā)達國家高度重視 中國近年來也投入巨資進行相關(guān)技術(shù)開發(fā)研究氫能汽車在發(fā)達國家已示范運行 中國也正在籌劃引進氫能汽車商業(yè)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(yè)化氫能汽車 安全性和成本大多數(shù)儲氫合金自