碳基材料储氢原理及其应用论文

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1、湖南工业大学本科毕业设计(论文)碳基材料储氢原理及其应用毕业论文目录第1章绪论11.1能源短缺问题11.2氢的储存问题2第2章常见几种的碳基储氢材料基本性质和应用42.1常见的储氢材料的分类42.2储氢材料简述42.2.1活性储氢材料42.2.2碳纤维储氢材料42.2.3碳纳米管材料52.2.4石墨烯6第3章碳基储氢材料的储氢原理及其储氢分析83.1活性炭的储氢83.1.1活性炭的储氢原理83.1.2活性炭储氢性能的分析83.2碳纳米纤维的储氢93.2.1碳纳米纤维的储氢原理93.2.2碳纳米纤维

2、储氢性能的分析93.3碳纳米管储氢103.3.1碳纳米管的储氢原理103.3.2碳纳米管储氢性能的分析113.4石墨烯储氢113.4.1石墨烯的储氢原理113.4.2石墨烯储氢性能的分析12第4章碳基材料储氢应用14结论16参考文献17III湖南工业大学本科毕业设计(论文)致谢19III第1章绪论工业革命的初期，燃料主要是煤炭，随着工业发展，世界又经历了2次石油危机。这也促使得世界的能源关系变得异常的紧张。氢能的出现对能源问题的解决起到了一定的作用，一方面氢能是全世界公认的清洁能源。不久前，我国和

3、日本，美国和一些西欧国家共同制定了氢能的发展规划，而且我国在此领域取得了许多实质性的进展，有望成为氢能技术被广泛推广和引入实际应用的国家。另一方面我国现在所使用的传统能源：例如石油，天然气，煤等化石燃料都是属于不可再生的能源，而随着社会生产的发展，对能源的需要越来越大了，这两者之间的矛盾导致了我们迫切需要找到一种可以再生的而且储氢十分丰富的新能源，氢就是在此时登上了能源历史的舞台。在氢的开发和利用中，其中储氢无疑是一个难点，由于氢气本身是可燃气体运输本身就一定压力而且它的化学性质十分的活跃，非常容

4、易和空气发生化学反应，所以储氢成了重中之重。碳基储氢材料作为一个新型的储氢材料不仅本身重量很轻，还具有高的比表面积，十分有利于储氢。所以很快的成为了现在世界上最好的储氢材料之一。1.1能源短缺问题能源，它不仅关系到人民的日常生活，还可以影响国家的经济建设。能源的发明和使用，为人类的进化做出了非常重要的贡献，伴随着社会生产力的提高，人们所需的能源总量也在飞速增长，更加有效合理的使用能源和开发新的替代能源，成为了21世纪能源的新主题。人类目前所利用的主要能源是化石燃料，终有耗尽的一天。随着社会发展，我

5、们对能源的需求越来越多了，能源问题就成为了关系人类生存发展的重要问题。而氢能的出现对能源问题的解决起到了一定的作用。氢作为元素周期表的榜首、它的原子序数为1，在所有气体中，氢气是重量最轻的气体，在常温下是气体，在超低温下可以变成液体。密度是空气的1/14，是大多数气体导热系数的数十倍，被誉为气体导热性之王。他是除了核以外所有化石燃料中，化工燃料和生物燃料发热值最高的、高达142,351kJkg[1]，大约是同样质量汽油放出热量的3倍，同样质量焦炭的4.5倍。他的利用形式是非常多样化的，不仅可以通过

6、燃烧直接产生热能，热力发动机中可以产生机械功。直接燃烧除了生成水和少量的氮化氢不会产生其他空气污染气体，在大型电站中，无论是哪种发电方式都要把得到的电，先发送到电网，接着由电网再统一分配给个体居民。但是电网有时是高峰，有时低谷，为了防止出现大的波动，电网中要设17置一些开关迅速和反应较快的发电站，氢能发电可以比较好的适合这个位置。它不需要十分复杂的蒸汽系统只需要火箭型内燃发动机配以发电机。结构简单，可以达到启动迅速，想开就开，想关就关的，还可以用多余电来进行电解水，以作备用，也可用于制作燃料电池，

7、它的原理就是氢和氧直接发生电化学而产生电能，它还具有污染少，污染少，噪声小，装置可大可小，非常灵活等优点，主要有酸式盐类和氧化物类，酸式盐主要有碳酸类和磷酸类，氧化物类则主要是以钙镁氧化物为主的。它还有可以用于作为固氮的结构材料[2]。1.2氢的储存问题氢能的开发利用中其中是以氢气的存储最为关键，所要求的技术含量最高。在室温和标准大气压强下1kg的氢气的体积大约是1kg水的12倍，因为氢气在常温下，密度很小，且化学性质活跃。储氢的问题就要求我们完美避免氢气本身问题，能够在安全的前提下，尽量的去把氢

8、气压缩到最小值。压缩比越大，对于它的运输等问题也可以得到解决，且储氢的设备增加的重量不可以超过车辆自重。为此，各国的学者和科学家通过无数的方法和手段，至今还是没有找到符合这个要求的，都无法在实际中满足燃料储存对汽车的要求。直接压缩法所面临的难题，一是实际压缩下能量密度太低了，二是在实际生产中受到了压缩技术和成本的很大限制。直接压缩不仅要考虑其经济性，还尽量要做到单位体积多压缩氢气。还要注重其安全性，随着储氢量的不断增加，要求储存钢瓶的厚度也要变厚。对于如此高压力的钢瓶的安全运输等问