储氢材料概述PPT.ppt

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1、储氢材料概述报告人：指导教师：化学与环境工程学院SchoolofChemistryandEnvironmentalEngeering2021/8/181一、绪言氢－二十一世纪的绿色能源2021/8/1821.1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！！！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！！！2021/8/1831.2氢能开发，大势所趋氢是自然

2、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2021/8/1841.3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2021/8/185二、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（氢气的液化温度很低，达到了-253℃）2021/8/186二、不同储氢方式的比较固

3、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2021/8/187三、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2021/8/188金属氢化物储氢特点该反应是一个可逆过程、正向反应时，金属吸氢，并放出热量；逆向反应时，金属氢化物释氢，吸收热量。这样，只需要改变温度与压力，就能使反应向正向或逆向反复进行。达到金属(合金)储氢或释氢的日的。当然，不是任何金属或合金都只有上述的功能，所以发现合适的金属和合金是获得储氢材料的关键问题了。M+

4、x/2H2MHx+∆H2021/8/1893.1金属氢化物储氢理想的、有使用价值的储氢合金，必须具备如下的条件：(1)吸氢能力高，即能吸尽量多的氢；(2)储氢时生成热应尽量小，便于释氢时的温度不必太高。而作为储存热量作用时，则生成热应该越高越好；(3)储氢和释氢的速度都要求快；(4)导热性能优良；(5)对氧气、一氧化碳和水等杂质的抵抗力要大；(6)化学稳定性好，经久耐用，不易产生破碎粉化；(7)使用与运输时安全、可靠；(8)来源广、价廉物美。2021/8/18103.1金属氢化物储氢目前研制成功的：

5、稀土镧镍系钛铁系镁系钛/锆系2021/8/1811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2021/8/1812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

6、行表面改性处理2021/8/1813镁系镁系合金是最早研究和被使用的储氢合金。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℃）反应速度慢改进方法：机械合金化－加TiFe和CaCu5球磨，或复合2021/8/1814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2021/8/1

7、8153.2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)2021/8/1816金属配位氢化物的的主要性能℃2021/8/18173.3碳纳米管（CNTs）1991年日本NEC公司饭岛（Iijima）教授发现CNTs2021/8/1818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2021/8

8、/1819纳米碳管吸附储氢：CNTs和LaNi5储氢能力比较(datadeterninedbyIMR，RT，10MPa)2021/8/1820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2021/8/1821纳米碳管电化学储氢2021/8/1822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％2021/8/1823碳纳米管电化学储氢纯化处