回顧人類使用能源的歷史

氫能源第一組林雨農(nóng)陳栢林陳子敬陳昶宏吳志杰吳佳靜吳宇耕吳侑儒葉明婷閻正剛王婉馨李依純Introduction閻正剛回顧人類使用能源的歷史化石燃料的開(kāi)發(fā)和熱的利用畜力、風(fēng)力、水力等自然動(dòng)力的利用原子核能的發(fā)現(xiàn)及開(kāi)發(fā)利用電的發(fā)現(xiàn)及開(kāi)發(fā)利用火的發(fā)現(xiàn)和利用

面臨問(wèn)題

目前全球能源結(jié)構(gòu)：石油51.4%

煤炭30.8%

核能9.0%天然氣6.7%

再生能源2.1%氫能源的優(yōu)勢(shì)2H2+O2→2H2O

產(chǎn)物為H2O，零污染氫的燃燒熱值高△H

=

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kJ/mol汽油的3倍，酒精的3.9倍，焦炭的4.5倍氫能源發(fā)展待解決的問(wèn)題1.如何產(chǎn)氫？2.氫氣的儲(chǔ)存目前朝利用太陽(yáng)能的方向進(jìn)行研究Ex:高壓鋼瓶，合金金屬儲(chǔ)氫、吸附儲(chǔ)氫產(chǎn)氫的方法Watersplitting化石燃料製氫生質(zhì)製氫技術(shù)Watersplitting林雨農(nóng)Watersplitting最一開(kāi)始的方式-電解水H2OH2+O2Watersplitting的方法再生能源製氫-太陽(yáng)能源1.提高能源供給2.環(huán)保訴求太陽(yáng)光能製氫法主要方法有：(1)太陽(yáng)能電池結(jié)合水電解法(2)直接光催化將水分解製氫法(3)太陽(yáng)熱能分解製氫法光觸媒？當(dāng)化學(xué)物質(zhì)受到光線照射時(shí)，可藉光的能量促使化學(xué)反應(yīng)的產(chǎn)生。EX.冷氣機(jī)的殺菌光能分解水的光觸媒受到光的照射，會(huì)生成電子及電洞電子水分子氫氣電洞半導(dǎo)體氧氣光電化學(xué)產(chǎn)氫技術(shù)PECPhotoElectroChemical光催化反應(yīng)產(chǎn)氫技術(shù)Photocatalytic光觸媒表面Step1.Step2.Step3.Step3.e-h+ParticulatephotocatalystHv>EgRecombinationH+H2O2H2OPrinciple水分解三大需求能量需求過(guò)電壓穩(wěn)定性水溶液能階位置高低TitaniumDioxide,TiO2二氧化鈦陳子敬TiO2OccursinnatureaswellknownmineralsRutile,AnataseandBrookite.MoststableformisRutile.Allcontained6coordinated titanium.Theirbandgapsaresimilar. (3.0eVforRutileand3.15eVforAnatase)UnitcellofRutile:UnitcellofAnatase:Honda-FujishimaEffectDiscoveredbyAKIRAFUJIJSHIMAandKENICHIHONDAin1972.Suggestedthatwatercanbedecomposedbyvisiblelightwithoutanyexternalvoltage.

TiO2+2hv2e-+2p+ 2p++H2O?O2+2H+

2e-+H+H2

-----------------------------------Overall:H2O+2hv?O2+H2Thiseffectisverysimilartothephotosynthesisprocess.

DevelopmentofTiO2EfficiencyislowwhenpureTiO2isused.Overtheyears,differentmaterialshavebeenusedtodevelopTiO2.ReplacementofPtwithRhasthecocatalyst.TiO2combinewithmetaloxides(egSrO)toformmetaltanalates(SrTiO3).NiOdepositiononthemetaltanalatesimprovestheQuantumEfficiencies(QEs).Rh>Ru>Re>Pt>Ir>Pd>Os>CoThe蓄ta延ble起be禽low責(zé)sh濁ows怨so醉me郊o(jì)f惰the贊ph恥oto選cat擺aly展sts生th賢at憤hav閉eb粗een毅de塔vel綁ope肺do筑ver窄th漠ey灘ear戲s.化石燃私料製氫陳栢林簡(jiǎn)介世界上音商業(yè)用差氫氣大沾約有96％來(lái)源依影然仰賴洲化石燃應(yīng)料化石燃料葉製造氫氣劉依原料不番同，大致夕可分為固態(tài)、既液態(tài)以及氣態(tài)三種化石燃料懸製氫煤製氫郵：煤的焦透化煤的汽化(1)俯C(s)＋H2O(g)輸→C洲O(g)＋H2(g)(2)檢CO遭(g)＋H2O(g)救→C張O2(g)＋H2(g)天然氣倡製氫：天然氣水展蒸氣重整菌製氫CH4(g)＋2H2O(g之)→搬CO2(g)＋4H2(g)天然氣紋水蒸氣耕重整與薯部分氧代化法製召氫CH4(g)＋0.5O2(g)疼→歡CO(集g)＋2H2(g)天然氣和裂解製CH4(g)奇→C(丹s)＋2H2(g)液體化石存能源製氫己：甲醇產(chǎn)氫途反應(yīng)CH3OH(l秒)＋H2O(g)雞→C勵(lì)O2(g)＋3H2(g)輕質(zhì)油製腫氫重油部狐分氧化填法製氫天然氣水泄蒸氣重整畜製氫(1)其CH4(g)＋H2O(g良)→扔CO累(g)＋3H2(g)(2)風(fēng)CO(g姥)＋H2O(g)與→C岸O2(g)＋H2(g)總反應(yīng)：CH4(g)＋2H2O(g)選→C市O2(g)＋4H2(g)氫氣產(chǎn)率答：75％htt攝p:/伸/bl快og.棒roo寶do.辨com介/en義erg蔥yte尸ch/貓arc判hiv攝es/窮393魔625踢7.h菌tml甲醇蒸氣現(xiàn)重組產(chǎn)氫貴金屬系右鉑、鈀：優(yōu)點(diǎn)：啊在於活抬性高、口選擇性獸好、穩(wěn)目定性佳缺點(diǎn)：價(jià)紗格高昂、串且易受一胃氧化碳毒版化銅系觸媒漸：活性雖編不如貴工金屬系蠢，但由損於價(jià)格愚便宜姜，具有遺商業(yè)化絕之潛能電漿重牧組製氫投：優(yōu)點(diǎn)：踐不需使隙用觸媒銅系觸媒芝：Cu/寧Zn/Zr/γ-Al2O3觸煤製辱備方法種：初濕球含浸法inci仗pien夜twe喂tnes飄sTay蔽lor工C.定E.Ind.植Eng捧.Ch球em.銹Res.2007失,46,890隙6-8嘴909甲醇電漿嚇重組製氫http唇://b瀉log.劍rood蠻o.co票m/en勸ergy剩tech匆/arc胸hive編s/39滅3657氧7.ht股ml高能量將悲氧化氣體觀變?yōu)殡姖{壺氣，利用高錘導(dǎo)熱導(dǎo)電視性能以及項(xiàng)富含離子蠢、電子、位自由基可城使混合良邊好的液體僅或氣體燃社料充分加枝速反應(yīng)產(chǎn)喜生以氫氣掌與一氧化語(yǔ)碳為主的庸合成氣體生質(zhì)製氫傅技術(shù)葉明婷生物法貞製氫途遺徑光合作用(pho苦tosy亮nthe厭sis)光醱酵(lig峰htf政erme跪ntat炸ion)暗醱酵(dar脫kfer晌ment眾atio顧n)30光合作耗用(ph破oto桌syn誼the視sis件)hydr吐ogen罷ase2H++2顛Fd-H2+2制Fd發(fā)展歷拖史最久府，研究委最為透石徹產(chǎn)氫效率叢較差需較大飽反應(yīng)面更積，不紡適合臺(tái)撓灣發(fā)展31光醱酵(lig縱htf慢erme律ntat阻ion)Gluc榜ose工+6火H2O6C數(shù)O2+1躬2H2廢棄有怨機(jī)物降罷解，解筍決環(huán)境它汙染可將有機(jī)去物完全分曾解光醱酵軌菌中nitr矛ogen當(dāng)ase需高能狀合成氫滑氣太陽(yáng)能好轉(zhuǎn)換效鹽率低反應(yīng)器死建構(gòu)複每雜32暗醱酵(dar時(shí)kfer緩ment旨atio膏n)C6H12O6+2H2O顧2絨CH3COO漂H+4沖H2+2C隸O2C6H12O6CH3COO倍H+2延H2+2CO2H2非完全降岔解，有伴動(dòng)隨其他產(chǎn)梨物（乙酸耐、乙醇etc.）操作條籮件要求戀低（常棚溫常壓秒、免日勉光可不宏分晝夜頭）代謝速饑率最快鍋、效率帆最高33生物氫能更國(guó)內(nèi)外發(fā)咽展現(xiàn)況國(guó)際組織歐盟Hyvolution亞洲生質(zhì)產(chǎn)氫聯(lián)盟（AsianBioHyLinks)國(guó)內(nèi)工業(yè)技術(shù)研究院成功大學(xué)逢甲大學(xué)34儲(chǔ)氫吳宇耕未來(lái)是作氫能的迷時(shí)代!如何儲(chǔ)仙氫決定膀氫能經(jīng)慶濟(jì)的實(shí)兼現(xiàn)!壓縮儲(chǔ)氫以壓縮氣繭體形式儲(chǔ)輩氫是目前雨最普遍儲(chǔ)剩氫方式，屑目前燃料遲電池車的健儲(chǔ)存壓力膀大約落在25~3勾5MPa之間。研究發(fā)昌展目前為佳了儲(chǔ)存恭足夠的切能源，章以滿足賠載客汽名車所需蜓行駛的今里程數(shù)，目前已接有測(cè)試碧壓力達(dá)鐘到70M雀Pa其能將效洲率由1.9w贈(zèng)t％提升到3wt％氫的壓縮1.壓縮功在溫度T和壓力為P1和P2之間的男等溫壓復(fù)縮所需知的功為W＝AT鮮lo狹g(P2/P1)A為一經(jīng)驗(yàn)克壓力修正吩係數(shù)低壓=1、70MP匪a為0.82.絕熱壓獲縮絕熱壓僵縮需要苦更多的賓能量輸娃入，較燥佳的方鵲式為多萌階段中厭高壓風(fēng)固冷式壓縮機(jī)，猜其能夠?qū)⒓~奉單階段式墻的能量輸就入減少一嘗半。高壓氫槽壺安全性在乘客身之邊的高壓時(shí)氫槽安全濤性現(xiàn)已列話入主要研港究重點(diǎn)。增加容魔器的抗啞壓性玻璃塑鋼銅材料液態(tài)氫儲(chǔ)仰氫王婉馨Adva石ntag隸esDis闖adv露ant疤age績(jī)sExam析plesAdva避ntag鳥(niǎo)es以液氫儲(chǔ)暈氫具有較益高的體積贈(zèng)能量密度矮。常溫、主常壓下液蘆氫的密度釋為氣態(tài)氫營(yíng)的845倍845Dis敬adv燥ant于age護(hù)s需要耗荷用許多蹈能源。儲(chǔ)存成本芹較昂貴安全技術(shù)經(jīng)較複雜。BMW旗下第暴一款豪羽華氫氣別動(dòng)力房食車－Hydr叛ogen菊7多層複合瞇金屬材質(zhì)弊，再加上3mm的中空設(shè)欣計(jì)，讓儲(chǔ)狹存槽內(nèi)的斃溫度得以交經(jīng)常保持弦在-25同0℃根據(jù)BMW的官方資決料，這個(gè)濃儲(chǔ)存槽的積保溫性能勻，可以讓近放在裡面答的雪人，育得要花上17年的時(shí)間憲才能融化貍。儲(chǔ)氫金遲屬儲(chǔ)氫李依純儲(chǔ)氫金艦屬之儲(chǔ)縱氫原理LiA視lH4、NaB僅H4等含氫化粱合物、化尿?qū)W氫化約物之氧化奏還原電化學(xué)熔方法金屬吸附掛氫氣體儲(chǔ)不氫：吸附型現(xiàn)儲(chǔ)氫金領(lǐng)屬作用菊機(jī)制儲(chǔ)氫合金獻(xiàn)應(yīng)用儲(chǔ)氫合魯金應(yīng)用吸附儲(chǔ)質(zhì)氫吳佳靜葉吳侑儒吸附儲(chǔ)氫物理v.s化學(xué)吸繩附優(yōu)點(diǎn)1.儲(chǔ)存條件澤溫和2.成本較冒低3.使用安討全4.儲(chǔ)存效率先高活性碳低溫高翼壓(圖片來(lái)自覆周里;周亞平,中國(guó)科學(xué)B輯第26卷第5期199司6)奈米碳菊管Pict宴ure偉from佩pap識(shí)erp晨ubli侮shed質(zhì)in哥Nano犬tech撿nolo激gy,買Vol.炮17,鄭No.蹦15,產(chǎn)14狐Augu洗st2傲006,酸pp.聾392枝0-39縣24(鏡2006孫)優(yōu)點(diǎn)：材料尺維寸很小案、獨(dú)特的廁晶格排慈列、及較大之的比表味面積奈米碳賴管原理1.奈米碳管輔的碳是以浩不飽和的SP2軌域鍵疏結(jié)而成2.形成多熔孔性的繩結(jié)構(gòu)3.奈米的辨尺度，醫(yī)和氫氣白分子大秋小差不星多4.被相鄰的遺碳原子所也吸引5.毛細(xì)力緩可以使程氫氣壓鄭縮在孔興洞中大批生產(chǎn)刺奈米碳管離的技術(shù)開(kāi)生發(fā)、價(jià)格歸的壓低發(fā)展BN奈米管3.N時(shí)arit舒a和Oku等人指出BN奈米管儲(chǔ)覽存量較高吹，而在吸螞附性質(zhì)方砍面，他們內(nèi)推斷有70%的氫為化旁學(xué)吸附，30%為物理笨吸附2.味BN奈米管慮的性質(zhì)蓋優(yōu)於一雜般的奈筑米碳管席，BN奈米管良不易氧旨化且不已易燒毀繭，因此乘適用於他高溫下譽(yù)，而且水具有半粥導(dǎo)體的鴉性質(zhì)1.氮化硼振和石墨魚的結(jié)構(gòu)妙相近，傷特別是加六邊型霜的氮化烘硼有類希似石墨葬的層狀硬結(jié)構(gòu)Tang呈,C.踢C.;體Ban烈do,訴Y.;萄Ding柜,X.拳X.;憲Qi,忍S.為R.;持Golb勤erg,碧D.,J.溜Am.疫Ch著em.暴So疑c.硫化物奈皺米管1.MoS2和TiS22.奈米管性她質(zhì)和BN奈米管慶類似3.物理吸附子外，還明愧顯表現(xiàn)出希化學(xué)吸附4.吼MoS2的晶體包枝含與氫作鞏用較強(qiáng)的S原子以窮及較弱產(chǎn)的Mo原子Met乎al姨Org恭ani翻cf站ram暴ewo愚r(nóng)k過(guò)渡金離屬+有機(jī)配體脫組裝成松的結(jié)構(gòu)MOF結(jié)-5Cavi悲tyZn4O(BD增C)3(BD鋤C強(qiáng)1,4答-be營(yíng)nze假ned鑼ica摟rbo躲xyl嚼ate件)Clus投ter：[Zn4O]6+Lin飾ker：[O2C-C6H4-CO2]Meta慈lOr港gani翁cfr伴amew雕ork材料特性1.高比表面與積(20筐00~貨300急0m2/g)2.低密度(0.2星1～0.41友g/cm3)儲(chǔ)氫能晴力→77K下，儲(chǔ)氫販能力4.5w小t%→室溫征下，以20Ba涂r高壓，姨儲(chǔ)氫能鉤力1.0別wt%→P越大，吸睜氫能力越童大78K298KMOF儲(chǔ)氫效能瞎設(shè)計(jì)高孔性結(jié)哭構(gòu)：孔洞條大小和幾意何形狀互穿結(jié)構(gòu)鑽石型結(jié)紀(jì)構(gòu)直徑16?球體四次互旦穿MOF儲(chǔ)氫效能全設(shè)計(jì)活性金腹屬中心泄：由小分子狼離去所產(chǎn)揀生縱增脖強(qiáng)化學(xué)吸占附氫的能敗力輕金屬陽(yáng)另離子中心該的應(yīng)用原子量較次小的主族水元素：Mg2+、Al3+氫氣的北分解吸蛇附活性金認(rèn)屬(如鈀、鋰)和結(jié)晶斑型配位褲聚合物撇結(jié)合MOF儲(chǔ)氫效堆能設(shè)計(jì)改變官?gòu)?fù)能基(li匠nke積r)IRM洪OF-撕8IRMO李F-6MOF完-54倍2倍MOF發(fā)展目朝標(biāo)與目別前應(yīng)用增加在室蘇溫下的儲(chǔ)策氫能力增加孔譽(yù)洞與氫蝦氣之間德的作用斬力金屬有機(jī)名骨架材料罰儲(chǔ)氫匣，腐和3W詢PEM燃料電池棋連結(jié)，並本推動(dòng)iPod放Shu射ffle播放音樂(lè)右的情形。(核能研究蒼所)結(jié)論吳志杰製氫1