儲(chǔ)氫材料介紹(共10頁(yè))

1、儲(chǔ)氫材料(cilio)簡(jiǎn)介摘要(zhiyo)：化石(hush)能源的大規(guī)模開發(fā)利用帶來(lái)了嚴(yán)重的能源和環(huán)境問題，新能源開發(fā)是解決能源危機(jī)和環(huán)境污染問題的一條出路，氫能因其獨(dú)特優(yōu)勢(shì)而倍受青睞。但氫的儲(chǔ)存是氫能利用的瓶頸，高效、安全的儲(chǔ)氫方式一直是氫能工作者的不懈追求。儲(chǔ)氫材料的研究開發(fā)有助于消除儲(chǔ)氫的技術(shù)障礙，從而促使整個(gè)氫工業(yè)的發(fā)展。本文通過介紹氫的儲(chǔ)存方式、一些常用的儲(chǔ)氫材料，特別是儲(chǔ)氫合金，使讀者對(duì)儲(chǔ)氫材料的儲(chǔ)氫原理、分類、各自的優(yōu)缺點(diǎn)以及應(yīng)用有個(gè)初步的了解。關(guān)鍵詞：氫能 儲(chǔ)氫材料 儲(chǔ)氫合金目錄第一章 緒論-第二章 儲(chǔ)氫方式-2.1 氣態(tài)儲(chǔ)存-2.2液化儲(chǔ)存-2.3固態(tài)儲(chǔ)存-第三章 儲(chǔ)氫材料

2、-3.1 儲(chǔ)氫合金- 3.1.1金屬儲(chǔ)氫原理- 3.1.2 儲(chǔ)氫合金的要求- 3.1.3儲(chǔ)氫合金的分類- 3.1.4儲(chǔ)氫合金的應(yīng)用-3.2配位氫化物儲(chǔ)氫材料-3.3碳質(zhì)儲(chǔ)氫材料- 3.3.1活性炭- 3.3.2碳纖維- 3.3.3有機(jī)液體氫化物-第一章 緒論人類進(jìn)入21世紀(jì)(shj)，節(jié)能環(huán)保不再只是一句口號(hào)。隨著能源緊張與環(huán)境污染問題的日益凸顯，新能源和清潔能源(nngyun)的開發(fā)利用受到人們?cè)絹?lái)越多的關(guān)注。在眾多新能源中，氫能被人們(rn men)寄予了厚望。相對(duì)于傳統(tǒng)化石能源來(lái)說，氫能的優(yōu)勢(shì)顯而易見。首先，氫的來(lái)源豐富，儲(chǔ)量巨大，海水中就蘊(yùn)藏著大量的氫元素；其次氫的燃燒性能優(yōu)越，熱值高

3、，燃燒1千克氫能放出142120千焦的熱量，相當(dāng)于汽油的三倍；最后，氫燃燒后生成的是水，并不污染環(huán)境，特別符合環(huán)保理念。所以，氫能又被稱為本世紀(jì)最有前途的綠色能源之一。然而，氫能的開發(fā)利用并不如想象中簡(jiǎn)單，它還需要克服種種技術(shù)難題。氫是二次能源，自然界中并不存在可供開采的單質(zhì)氫；而氫在常溫常壓是氣體，密度很低，這使得單位體積氫的能量很低，僅相當(dāng)于天然氣的1/3，汽油的1/3000；氫分子體積小，很容易逃逸；氫容易發(fā)生爆炸，存在安全隱患。氫的特性使得氫能利用面臨困難，解決困難，氫才能走進(jìn)千家萬(wàn)戶。氫能體系主要包括氫的生產(chǎn)、儲(chǔ)存和運(yùn)輸、應(yīng)用3個(gè)環(huán)節(jié)。而氫能的儲(chǔ)存是關(guān)鍵，也是目前氫能應(yīng)用的主要技術(shù)障

4、礙。氫氣可以被儲(chǔ)存，但是很難被高密度地儲(chǔ)存，這直接制約了氫能的開發(fā)利用。未來(lái)氫能的發(fā)展將離不開儲(chǔ)氫技術(shù)的提高，也離不開儲(chǔ)氫材料的廣泛應(yīng)用。當(dāng)今社會(huì)，材料、能源、信息已成為三大支柱。我們有理由相信，氫能作為一種不可多得的清潔能源，必將在未來(lái)社會(huì)扮演越來(lái)越重要的角色，而儲(chǔ)氫材料，也必將會(huì)大有所為。第二章 儲(chǔ)氫方式在了解儲(chǔ)氫材料之前，讓我們先了解氫的儲(chǔ)存要求和儲(chǔ)存方式。氫能工業(yè)對(duì)儲(chǔ)氫的要求總的來(lái)說是儲(chǔ)氫系統(tǒng)要安全、容量大、成本低、使用方便。具體到氫能的終端用戶不同又有很大的差別。氫能的用戶終端可分為兩類，一是民用和工業(yè)用氫，二是交通工具用氫。前者強(qiáng)調(diào)大容量，后者強(qiáng)大的儲(chǔ)氫密度。根據(jù)用途的不同，人們研

5、究開發(fā)了各種各樣的儲(chǔ)氫方法，試圖滿足儲(chǔ)氫要求。儲(chǔ)氫方法多種多樣，但根據(jù)氫存在形態(tài)的不同，歸結(jié)來(lái)說可以分為三類：氣態(tài)儲(chǔ)存、液化儲(chǔ)存和固態(tài)儲(chǔ)存。2.1氣態(tài)(qti)儲(chǔ)存氣態(tài)(qti)儲(chǔ)存是對(duì)氫氣加壓，減小體積，以氣體形式(xngsh)儲(chǔ)存于特定容器中。根據(jù)壓力大小的不同，氣態(tài)儲(chǔ)存又可分為低壓儲(chǔ)存和高壓儲(chǔ)存。氫氣可以像天然氣一樣用低壓儲(chǔ)存，使用巨大的水密封儲(chǔ)槽。該方法適合大規(guī)模儲(chǔ)存氣體時(shí)使用。由于氫的密度太低，應(yīng)用不多。氣態(tài)高壓儲(chǔ)存是最普通和最直接的儲(chǔ)存方式，通過減壓閥的調(diào)節(jié)就可以直接將氫氣釋放出來(lái)。該方法簡(jiǎn)單易行，但缺點(diǎn)也很突出。首先，高壓儲(chǔ)氫能耗高，需要消耗別的能量形式來(lái)壓縮氫氣；其次，高壓對(duì)容

6、器材料強(qiáng)度要求高，對(duì)于移動(dòng)用途而言， 加大氫壓來(lái)提高攜氫量將有可能導(dǎo)致氫分子從容器壁逸出或產(chǎn)生氫脆現(xiàn)象。 加壓壓縮儲(chǔ)氫技術(shù)近年來(lái)的研究進(jìn)展主要體現(xiàn)，且公眾接受心理存在障礙；最后，高壓儲(chǔ)氫的單位質(zhì)量?jī)?chǔ)氫密度，也就是儲(chǔ)氫單元內(nèi)所有儲(chǔ)氫質(zhì)量與整個(gè)儲(chǔ)氫單元的質(zhì)量（含容器、儲(chǔ)存介質(zhì)材料、閥及氫氣等）之比依然很低。我國(guó)使用的容積為40L的鋼瓶在15MPa高壓下，也只能容納大約0.5Kg氫氣，還不到高壓鋼瓶重量的1%，儲(chǔ)氫量小，運(yùn)輸成本太高。高壓儲(chǔ)氫對(duì)容器材料要求高，儲(chǔ)氫容器先后經(jīng)歷了從鋼制、金屬內(nèi)襯纖維纏繞到全復(fù)合纖維纏繞的發(fā)展歷程，穆青國(guó)際上正積極開發(fā)壓力更高的輕質(zhì)儲(chǔ)氫壓力容器。2.2液化儲(chǔ)存液化儲(chǔ)存顧

7、名思義，就是將氫氣冷卻到液化溫度以下，以液體形式儲(chǔ)存。在化石燃料中，液氫的有效質(zhì)量密度最高，而液氫的密度是氣態(tài)氫的865倍，因此以液態(tài)儲(chǔ)存氫特別適合儲(chǔ)存空間有限的運(yùn)載場(chǎng)合。若僅從質(zhì)量和體積上考慮，液化儲(chǔ)存是一種極為理想的儲(chǔ)氫方式。液氫方式儲(chǔ)運(yùn)的最大優(yōu)點(diǎn)是質(zhì)量?jī)?chǔ)氫密度高，按目前的技術(shù)可以大于5%。但使用液化儲(chǔ)氫方式，液氫罐需采用雙層壁真空絕熱結(jié)構(gòu)，并采用安全保護(hù)裝置和自動(dòng)控制裝置保證減振和抗沖擊。這就增大了儲(chǔ)氫系統(tǒng)的復(fù)雜程度和總體重量，限制了氫氣質(zhì)量分?jǐn)?shù)的提高。液氫生產(chǎn)成本高昂，液化所消耗的能量可以達(dá)到氫氣能量的30-50%。另外，液氫還存在嚴(yán)重的泄露問題。液氫沸點(diǎn)僅為20.38K。氣化潛熱小，

8、僅0.91kj/mol，因此液氫的溫度與外界的溫度存在巨大的傳熱溫差，稍有熱量從外界滲入容器，即可快速沸騰而損失。即使用真空絕熱儲(chǔ)槽，液氫也難長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)存。目前，液氫的損失率達(dá)1-2%每天，而汽油通常每月只損失1%，所以，液氫不適合用于間歇使用的場(chǎng)合，如汽車。2.3固態(tài)(gti)儲(chǔ)存固態(tài)儲(chǔ)存是利用固體對(duì)氫氣(qn q)的物理吸附或化學(xué)反應(yīng)等作用，將氫儲(chǔ)存于固體材料中。固態(tài)儲(chǔ)存一般可以做到安全、高效、高密度，是氣態(tài)儲(chǔ)存和液化儲(chǔ)存之后，最有前途的研究發(fā)現(xiàn)。固態(tài)儲(chǔ)存需要用到儲(chǔ)氫材料，需找和研制高性能的儲(chǔ)氫材料，成為固態(tài)儲(chǔ)氫的當(dāng)務(wù)之急(dng w zh j)，也是未來(lái)儲(chǔ)氫發(fā)展和乃至整個(gè)氫能利用的關(guān)鍵。第

9、三章 儲(chǔ)氫材料儲(chǔ)氫材料是一類對(duì)氫具有良好的吸附性能或可以與氫發(fā)生可逆反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)氫的儲(chǔ)存和釋放的材料。儲(chǔ)氫材料有很多，它包括儲(chǔ)氫合金、配位氫化物、碳質(zhì)吸附材料等。其中儲(chǔ)氫合金是最常見，也是研究最深入的一類儲(chǔ)氫材料。3.1儲(chǔ)氫合金3.1.1金屬儲(chǔ)氫原理氫可以和很多金屬反應(yīng)，生成金屬氫化物，總反應(yīng)式如下所示：其中M為金屬。該反應(yīng)是一個(gè)可逆過程。正向反應(yīng)，吸氫、放熱；逆向反應(yīng)，釋氫、吸熱；改變溫度與壓力條件可使反應(yīng)按正向、逆向反復(fù)進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)材料的吸釋氫功能。事實(shí)上，金屬的吸氫反應(yīng)并非一步完成，吸氫過程分四步進(jìn)行。第一步：形成含氫固溶體（即相）第二步：進(jìn)一步吸氫，固溶相MHx與氫氣反應(yīng)，產(chǎn)生相變，生成金

10、屬氫化物（即相）。第三步：增加氫氣壓力，生成含氫更多的金屬氫化物。第四步：吸附氫的脫附。雖然純金屬可以大量吸氫，但為了便于(biny)使用，一般要通過合金化來(lái)改善金屬氫化物的吸放氫條件，即使得金屬在容易達(dá)到和控制的條件下吸放氫，因此，一般的金屬儲(chǔ)氫材料為合金(hjn)儲(chǔ)氫材料。特定合金在高溫、高氫壓下與氫反應(yīng)(fnyng)，形成金屬氫化物，從而吸氫；通過高溫或減壓，金屬氫化物發(fā)生分解，從而放氫；通過冷卻或加壓又充氫。我們把吸氫快，可逆性優(yōu)良的合金稱為儲(chǔ)氫合金。儲(chǔ)氫合金一般為ABx型，A是能與H形成穩(wěn)定氫化物的放熱型金屬，如Re、Ti、Zr、Ca、Mg、Nb、La、Mm等，能大量吸氫，并大量放熱

11、，而B為與氫親和力小，通常不形成氫化物，但氫在其中容易移動(dòng)，具有催化活性作用的金屬，如Fe、Co、Mn、Cr、Ni、Cu、Al等，為吸熱型金屬，由前者形成的氫化物穩(wěn)定，不易放氫，氫擴(kuò)散困難，為強(qiáng)鍵氫化物，控制儲(chǔ)氫量；后者控制放氫的可逆性，起調(diào)節(jié)生成熱與分解壓力的作用。儲(chǔ)氫合金在一定溫度和壓力下 ,能可逆地吸收、 儲(chǔ)存和釋放H2。由于其儲(chǔ)氫量大、污染少、制備工藝相對(duì)成熟，所以得到了廣泛的應(yīng)用。3.1.2儲(chǔ)氫合金的要求并不是所有合金都是儲(chǔ)氫材料，也不是所有可以和氫反應(yīng)的合金都可以用來(lái)儲(chǔ)氫的。一種合金要想成為儲(chǔ)氫材料，并且大規(guī)模應(yīng)用，需要滿足一定的條要求。儲(chǔ)氫合金的要求包括：吸氫能力的，易活化。吸氫

12、量希望達(dá)到4%，易活化指在室溫下，1MPaPH2下，反應(yīng)1-2次開始飽和吸氫。金屬氫化物生成熱適當(dāng)，過與穩(wěn)定，不利釋放。平衡氫壓適當(dāng)，平坦而寬，平衡壓力適中。吸放氫快，滯后小。若滯后大，吸放氫時(shí)需加熱、冷卻，或加、減壓，不方便使用。傳熱性能好，不易粉化。對(duì)O2、H2O、CO2、CO等雜質(zhì)敏感性小，反復(fù)吸放氫材料性能不致惡化。金屬氫化物在此次、運(yùn)輸時(shí)性能可靠、安全。儲(chǔ)氫合金化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，經(jīng)久耐用，反復(fù)(fnf)吸放氫后衰減小。價(jià)格便宜，環(huán)境友好。目前，儲(chǔ)氫合金還不能完全滿足以上要求，研究(ynji)和開發(fā)高性能的儲(chǔ)氫合金，是當(dāng)今氫能研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。3.1.3儲(chǔ)氫合金(hjn)的分類儲(chǔ)氫合金可以

13、按其化學(xué)式形式分類，如AB5型、AB2型、AB3型、AB型、A2B型，也可以按照合金主要成分的不同而分類。目前，儲(chǔ)氫合金研究比較深入的主要有以下5種。3.1.3.1 鎂系鎂系儲(chǔ)氫合金作為最有潛力的金屬氫化物儲(chǔ)氫材料，近年來(lái)成為儲(chǔ)氫合金領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì) ,國(guó)內(nèi)外研究相關(guān)鎂系儲(chǔ)氫合金多達(dá) 1000 多種，幾乎包括了元素周期表中所有穩(wěn)定金屬元素和一些放射性元素與鎂組成的儲(chǔ)氫材料。目前，研究的鎂系合金從成分上看，主要有鎂基儲(chǔ)氫合金、鎂基復(fù)合儲(chǔ)氫材料。鎂基儲(chǔ)氫材料典型的代表是 Mg2Ni ,該系列合金電化學(xué)儲(chǔ)氫目前研究的比較多，主要問題是合金電極的電化學(xué)循環(huán)穩(wěn)定性差。國(guó)內(nèi)外學(xué)者主要從合金電極

14、的制備工藝、元素合金化和替代、熱處理、表面處理、與其它材料復(fù)合等方法來(lái)解決電化學(xué)循環(huán)穩(wěn)定性，已經(jīng)取得了一定的進(jìn)展。鎂基復(fù)合儲(chǔ)氫材料是近年來(lái)鎂系儲(chǔ)氫合金一個(gè)新的發(fā)展方向，復(fù)合儲(chǔ)氫材料可發(fā)揮各自材料的優(yōu)點(diǎn)并相互作用，優(yōu)化合金的電極性能。和鎂系儲(chǔ)氫合金復(fù)合的材料主要有碳質(zhì)儲(chǔ)氫材料(石墨、碳納米管、碳納米纖維等) 、金屬元素(如 Ni、 Pd等) 、化合物(CoB、FeB等) 。納米晶和非晶 Mg2Ni 基合金，電極循環(huán)衰退較快，與石墨復(fù)合后,合金表面的石墨層可有效減少電極衰退率，并能有效提高 Mg2Ni 型材料的放電容量。通過球磨制取 MgNi2CoB和MgNi2FeB復(fù)合材料，兩種混合物均含有非晶

15、結(jié)構(gòu)，MgNi2CoB 粒子分布比較均勻，而Fe分布在MgNi 表面，經(jīng)50次電化學(xué)充放電循環(huán)后，MgNi2CoB和MgNi2FeB 的 放 電 容 量 分 別比MgNi高29.65 % 和60.99 % ，CoB和FeB改善了MgNi合金的腐蝕行為，同時(shí)對(duì)合金電極的電化學(xué)催化活性也有一定的改善。3.1.3.2 稀土系1969 年荷蘭菲利浦公司發(fā)現(xiàn)典型的稀土儲(chǔ)氫合金(hjn) La2Ni5 ,該合金具有吸氫快、易活化、平衡壓力適中等優(yōu)點(diǎn)，從而引發(fā)了人們對(duì)稀土系儲(chǔ)氫材料的研究熱潮。通過元素合金化、化學(xué)處理、非化學(xué)計(jì)量比、不同的制備及熱處理工藝(gngy)等方法，LaNi5 型稀土儲(chǔ)氫合金(hjn

16、)已經(jīng)作為商用的Ni2MH電池的負(fù)極材料，2008年北京奧運(yùn)會(huì)上混合動(dòng)力汽車用的就是該系列合金粉，目前該系列儲(chǔ)氫合金正向大容量、高壽命、耐低溫、大電流等方向發(fā)展。目前，稀土2鎂2鎳基儲(chǔ)氫合金已成為國(guó)內(nèi)外稀土系儲(chǔ)氫材料研究的熱點(diǎn)課題 ,它是在稀土系儲(chǔ)氫合金的基礎(chǔ)上加入Mg元素的合金體系。該體系合金的儲(chǔ)氫量、電化學(xué)放電容量、電化學(xué)動(dòng)力學(xué)性能比商用AB5型合金都要高，但是電化學(xué)循環(huán)穩(wěn)定性還不夠理想。國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)該體系電化學(xué)容量衰減機(jī)理和如何提高電化學(xué)穩(wěn)定性兩方面作了大量的研究工作。對(duì)于提高電化學(xué)穩(wěn)定性，主要方法有改善合金制備工藝、退火熱處理、磁化處理、制成單型相結(jié)構(gòu)、制成復(fù)合相結(jié)構(gòu)合金、重要元素(如

17、 Mg) 的成分確定、表面處理、元素合金化等。對(duì)于電化學(xué)容量衰減機(jī)理 ,一般認(rèn)為是合金電極在循環(huán)過程中粉化和腐蝕造成的。Filinchuk Y E等研究了該系列 Ce2Ni72type 合金的氫化物結(jié)構(gòu)，他認(rèn)為，H原子主要占據(jù)在 CeNi2結(jié)構(gòu)單元中，而CeNi5結(jié)構(gòu)單元無(wú)H原子，這就說明造成合金膨脹粉化主要發(fā)生在CeNi2結(jié)構(gòu)單元。因此，為了提高合金電極的電化學(xué)循環(huán)穩(wěn)定，可增加該體系合金中CaCu5 結(jié)構(gòu)單元數(shù)。3.1.3.3 鈦系TiFe合金是鈦系儲(chǔ)氫合金的代表 ，理論儲(chǔ)氫密度為1.86 %(wt)，室溫下平衡氫壓為0.3MPa，具有CsCl型結(jié)構(gòu)。該合金放氫溫度低、價(jià)格適中，但是不易活化

18、，易受雜質(zhì)氣體的影響，滯后現(xiàn)象嚴(yán)重。目前該體系合金研究的重點(diǎn)主要是通過元素合金化、表面處理等手段來(lái)提高其儲(chǔ)氫性能。3.1.3.4 鋯系鋯系以 ZrMn2 為代表。該合金(hjn)具有吸放氫量大，在堿性電解中可形成(xngchng)致密氧化膜，從而有效阻止電極的進(jìn)一步氧化;但存在初期(chq)活化困難，放電平臺(tái)不明顯等缺點(diǎn)。目前，該系列合金研究的重點(diǎn)主要也是元素合金化，如用Zr來(lái)替代Ti，用Fe、Co、Ni 等代替Mn。3.1.3.5 V基固溶體儲(chǔ)氫合金釩與氫反應(yīng)可生成VH及VH2 兩種類型氫化物，VH2的理論儲(chǔ)氫密度為 3.8 %，VH由于平衡壓太低(10 - 9MPa)，室溫時(shí)VH放氫不能實(shí)

19、現(xiàn)，而V H2要向V H轉(zhuǎn)化，因此實(shí)際室溫儲(chǔ)氫密度只有1.9 %，但釩系固溶體的儲(chǔ)氫密度仍高于現(xiàn)有稀土系和鈦系儲(chǔ)氫合金。釩系固溶體合金具有儲(chǔ)氫密度較大、平衡壓適中等優(yōu)點(diǎn)，但其氫化物的分解壓受合金化元素的影響很大，且合金熔點(diǎn)高、價(jià)格昂貴、 制備相對(duì)比較困難、對(duì)環(huán)境不太友好，所以不適合大規(guī)模應(yīng)用。3.1.4儲(chǔ)氫合金的應(yīng)用儲(chǔ)氫合金主要用于Ni-H電池的負(fù)極材料。其他方面的應(yīng)用主要為：儲(chǔ)氫容器。氫儲(chǔ)于合金中，原子密度縮小1000倍，制成容器與鋼瓶相比，相同儲(chǔ)氫量時(shí)重量比1:1.4,。無(wú)需高壓及液氫儲(chǔ)存的極低溫設(shè)備和絕熱措施。氫能汽車。目前能用于汽車的儲(chǔ)氫器件的重量比汽油箱大，但氫的熱效率高于汽油，約為

20、1:3，并且燃燒后無(wú)污染。分離器收氫。利用儲(chǔ)氫合金回收分離工業(yè)廢氣中的H2，如用MINi5+MI4.5M0.5二級(jí)分離床分離He，H2，氫回收率達(dá)99%；分離合成氨生產(chǎn)中的H2。制取高純氫氣。利用儲(chǔ)氫合金對(duì)氫的選擇性吸收，可制高純氫，用于電子、光纖工業(yè)生產(chǎn)。氫氣靜壓機(jī)。通過改變溫度，可調(diào)控pH2分解壓，實(shí)現(xiàn)熱能、機(jī)械能的轉(zhuǎn)換，用作氫化物壓縮機(jī)，如LaNi5，160和15循環(huán)使用，氫壓從0.4MPa增至4.5MPa。氫化物電極。LaNi5、TiNi等有陰極儲(chǔ)氫能力，促進(jìn)氫的陰極氧化(ynghu)，可作為陰極電極材料。具有比能量高，無(wú)污染，耐過充，過放電，無(wú)記憶效應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)。3.2 配位(pi wi

21、)氫化物儲(chǔ)氫材料配位氫化物儲(chǔ)氫材料是現(xiàn)有(xin yu)儲(chǔ)氫材料中體積和質(zhì)量?jī)?chǔ)氫密度最高的儲(chǔ)氫材料。它們一般是由堿金屬(如：Li，NaK) 或堿土金屬(如：Mg，Ca) 與第 A 元素( 如：B，Al) 或非金屬元素形成，如：目前該體系研究得最為充分的NaAlH4 , Al 與4 個(gè) H 形成的是共價(jià)鍵，與 Na 形成的是離子鍵。配位氫化物主要是指堿金屬或堿土金屬與第三主族元素與氫配位形成的氫化物，例如 N a B H 4、KBH4、LiBH4 等。配位氫化物在非水解條件下的吸放氫反應(yīng)與儲(chǔ)氫合金相比，主要差別在于配位氫化物在普通條件下沒有可逆的氫化反應(yīng)，因而在“可逆”儲(chǔ)氫方面的應(yīng)用受到限制。但

22、是若使用合適的催化劑并選擇合適的催化條件，則有可能在比較溫和的條件下實(shí)現(xiàn)反應(yīng)的逆反應(yīng)。盡管反應(yīng)條件有些苛刻，但這一化學(xué)“可逆”儲(chǔ)放氫無(wú)疑為配位氫化物的高效儲(chǔ)放氫開辟了新途徑。該類儲(chǔ)氫材料的缺點(diǎn)主要有：(1)配位氫化物主要采用有機(jī)液相反應(yīng)和反應(yīng)機(jī)械合金化來(lái)合成，合成的產(chǎn)物一般純度不高，最高只能達(dá)到90 %95 %；(2)放氫動(dòng)力學(xué)和可逆吸放氫性能差；(3)配位氫化物放氫一般是兩步或者多步進(jìn)行，每步放氫條件不一樣，因此，實(shí)際儲(chǔ)氫量和理論值有較大差別。解決這些缺點(diǎn)的辦法一般是加入合適的催化劑。如 Bog2danovic研究表明，對(duì)于配位氫化物NaAlH4，添加納米級(jí)的Ti后使吸氫時(shí)間大大縮短，同時(shí)材

23、料的儲(chǔ)氫量在25次吸放氫循環(huán)后仍保持在 4. 5 %(初始值為 5. 2 %) 。3.3 碳質(zhì)儲(chǔ)氫材料碳質(zhì)吸附儲(chǔ)氫是近年來(lái)出現(xiàn)的利用吸附理論的物理儲(chǔ)氫方法。主要有超級(jí)活性炭、碳纖維和碳納米管(CNT) 等3種。3.3.1活性炭活性炭?jī)?chǔ)氫是典型的超臨界氣體(qt)吸附，是利用超高比表面積的活性炭作吸附劑的儲(chǔ)氫技術(shù)(jsh)。最早關(guān)于H2 在高比表面活性炭上吸附的報(bào)道是在 1967年 ( Kidnay A 和 HizaM)。他們研究(ynji)了在低溫環(huán)境下吸附劑(由椰子殼制作的焦炭) 的吸附特性 ,并獲得了76K、 90atm 的吸附等溫線。此外 ,該文還報(bào)道了在 76K、 25atm時(shí)出現(xiàn)的最大過剩吸附量值可達(dá)到 2012g/ kg ,相當(dāng)于 2.0 %的重量密度。Carpetis C和 Pesch2ka W是首先提出 H2 在低溫條件下在活性炭中吸附儲(chǔ)存的兩位學(xué)者。他們?cè)谖墨I(xiàn)中第一次提出可以考慮將低溫吸附劑運(yùn)用到大型 H2 儲(chǔ)存中 ,并提出 H2 在活性炭中吸附儲(chǔ)存的體積密度能夠達(dá)到液氫的體積密度。超級(jí)活性炭?jī)?chǔ)氫具有經(jīng)濟(jì)、 儲(chǔ)氫量高、 解