氢能的储存技术.ppt

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1、氢能的储存技术目前世界各国都在因地制宜的发展核能、太阳能、地热能、风能、生物能、海洋能和氢能等新型能源，其中氢能以资源丰富、热值高、无污染等优点被认为是未来最有希望的能源之一。一.氢能发展及应用ⅰ氢能的利用方式①直接燃烧氢焊切割②通过燃料电池转化为电能③核聚变ⅱ氢能发展美国的氢能发展路线图从时间上分4个阶段①技术、政策和市场开发阶段；②向市场过渡阶段；③市场和基础设施扩张阶段；④走进氢经济时代。00年—10年将开发小于500kW的固定式高温燃料电池系统(MCFCPSOFC)；开发小于300kW的固定式低温燃料电池系统(PEM)。20年-50年10年—20年新的氢燃料家用车比例要达

2、到5％，其他氢燃料交通工具比例达到2％。所有车的平均二氧化碳排放量减少2.8g/km，二氧化碳年排放量减少1500万t新的氢燃料家用车比例要达到35％，其他氢燃料交通工具比例达到32％。所有车的平均二氧化碳排放量减少44.8g/km，二氧化碳年排放量减少2.4亿t。欧盟氢能发展路线二.制氢技术Ⅰ电解水制氢Ⅱ矿物燃料制氢Ⅲ甲烷催化热分解制氢Ⅳ半导体光催化制氢Ⅰ电解水制氢电解水制氢多采用铁为阴极面，镍为阳极面的串联电解槽（外形似压滤机）来电解苛性钾或苛性钠的水溶液。阳极出氧气，阴极出氢气。电解水示意图FDQ水电解制氢装置电解液自然循环中压电水解制氢电解水制氢工业历史较长，目前常用的电

3、解槽一般采用压滤式复极结构，或箱式单级结构。箱式结构：装置简单，易于维修，投资少，缺点是占地面积大，时空产率低。压滤式：结构较为复杂，优点是紧凑、占地面积小、时空产率高，缺点是难维修、投资大。目前，我国水电解工业仍停留在压滤式复极结构电解楷或单极箱式电解槽的水平上，与国外工业和研究的水平差距还很大。Ⅱ矿物燃料制氢主要有重油部分氧化重整制氢，天然气永蒸气重整制氢和煤气化制氢。用蒸汽和天然气作原料的制氢化学反应为：CH4+2H2O→CO2+4H2用蒸汽和煤作原料来制取氢气的基本反应过程：C+2H2O→CO2+2H2虽然目前90％以上的制氢都是以天然气和煤为原料。但天然气和煤储量有限，

4、且制氢过程会对环境造成污染，按照科学发展观的要求，显然在未来的制氢技术中该方法不是最佳的选择。Ⅲ甲烷催化热分解制氢传统的甲烷裂解制造氢气过程都伴有大量的二氧化碳排放，但近年来，甲烷因热分解制氢能避免CO2的排放，而成为人们研究的热点。高温+催化C+2H2CH4甲烷分解1mol氢气需要37.8kJ的能量，排放CO20.05mol。该法主要优点在于制取高纯氢气的同时，制得更有经济价值、易于储存的固体碳，从而不向大气排放二氧化碳，减轻了温室效应。由于基本不产生CO2，被认为是连接化石燃料和可再生能源之间的过渡工艺。但生产成本不低，如果副产物碳能够具有广阔的市场前景，该法将会成为一种很有

5、前途的制氢方法。传统的制氢方式主要是通过煤、石油、天燃气的裂解产生氢气；或通过电解水制得氢气；制备过程消耗大量的化石燃料，且造成区域环境污染和全球的变暖。太阳能和水是地球上重要的两种可再生性资源，利用太阳能分解水制备氢气是最清洁的制氢途径，一直是人类开发氢能的梦想。Ⅳ半导体光催化制氢利用太阳能制备氢气的途径有光热分解水、光电分解水、光合生物分解水以及光催化分解水等。其中光催化分解水是最有理想的制氢手段。光照射半导体催化剂，通过催化剂对光子的吸收即能量的吸收，在半导体的价带(VB)上产生光生电子,并跃迁到导带(CB)。半导体粒子的能带间隙由于缺少连续区域，电子空穴对一般有ps级的寿

6、命，光生电子和光生空穴能够向溶液或气相中吸附在半导体表面的物质转移电荷，继而能够氧化或者还原吸附的物质。光催化制氢的原理光催化制氢的原理已知的光催化分解水制氢的催化材料主要包括TiO2、硫化物、钽酸盐、铌酸盐和钛酸钡等，下面是TiO2纳米材料的可见光分解氢示意图Nanoletters2006,6(1):24-28TiO2是一种宽禁带半导体氧化物,无法利用可见光。对于光催化分解水,TiO2的改性关键在于提高光催化反应的活性及选择性、将其激发波长扩展到可见光区,提高对可见光的利用率。改性的方法主要有贵金属沉积、离子掺杂、半导体复合、染料光敏化、强酸修饰、超声波活性等,其中离子掺杂、光

7、敏化和半导体复合等方法可以增加TiO2对可见光的吸收。三:储氢技术Ⅰ低温液态储氢Ⅱ金属氢化物储氢Ⅲ物理吸附储氢材料Ⅳ配位氢化物储氧Ⅴ高压气态储氢Ⅰ低温液态储氢这种储氢方式是一种轻巧紧凑的方式，质量储氢率和体积储氢率分别为5％(wt)和37g/L。液氢储存工艺特别适宜于储存空间有限的运载场合，如航天飞机用的火箭发动机、汽车发动机和洲际飞行运输工具等。问题：但由于氢气液化要消耗很大的冷却能量，液化1kg氢需耗电4—10kWh，增加了储氢和用氢的成本。另外液氢储存容器必须使用低温用的特