1、储氢材料的研究与发展储氢材料的研究与发展报告人：吴丽娟报告人：吴丽娟学学 号号:S201109027日日 期：期：2012年年4月月10日日Hydrogen Storage MaterialsHydrogen Storage Materials一一 研究背景研究背景氢氢二十一世纪的绿色能源二十一世纪的绿色能源优点：优点：自然界最普遍的元素自然界最普遍的元素;清洁能源清洁能源;燃烧性能好，易点燃燃烧性能好，易点燃;发热值高发热值高(142MJ/kg);导热性好导热性好;用途广泛用途广泛;Hydrogen Storage Materials氢的储存方法氢的储存方法气态储氢：1)能量密度低2)不太安
2、全液化储氢：1)能耗高2)对储罐绝热性能要求高固态储氢的优势：（金属或合金储氢）1)体积储氢容量高2)无需高压及隔热容器3)安全性好，无爆炸危险4)可得到高纯氢，提高氢的附加值开发新型高效的储氢材料和开发新型高效的储氢材料和安全的储氢技术安全的储氢技术Hydrogen Storage Materials几种贮氢方法比较几种贮氢方法比较Hydrogen Storage Materials二二 储氢材料技术现状储氢材料技术现状n金属合金材料金属合金材料n物理吸附材料物理吸附材料n复合化学氢化合物材料复合化学氢化合物材料n液态有机储氢材料液态有机储氢材料Hydrogen Storage Materi
3、als金属氢化物储氢特点金属氢化物储氢特点w反应可逆w氢以原子形式储存，固态储氢，安全可靠w较高的储氢体积密度 Hydrogen on Tetrahedral Sites Hydrogen on Octahedral SitesM+x/2H2MHx+H Abs.Des.Hydrogen Storage Materialsn稀土镧镍系储氢合金稀土镧镍系储氢合金v 典型代表：典型代表：LaNi5,荷兰荷兰Philips实验室首先研制实验室首先研制v 特点：特点：活化容易活化容易平衡压力适中且平坦，吸放氢平衡压差小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抗杂质气体中毒性能好 适合室温
4、操作适合室温操作v 经元素部分取代后的经元素部分取代后的MmNi3.55Co0.75Mn0.47Al0.3(Mm混合稀土，主混合稀土，主要成分要成分La、Ce、Pr、Nd)广泛用于镍广泛用于镍/氢电池氢电池Hydrogen Storage Materialsn钛铁系储氢合金钛铁系储氢合金典型代表：典型代表：TiFe，美美Brookhaven国家实验国家实验室首先发明室首先发明w价格低价格低w室温下可逆储放氢室温下可逆储放氢w易被氧化易被氧化w活化困难活化困难w抗杂质气体中毒能力差抗杂质气体中毒能力差实际使用时需对合金进行表面改性处理实际使用时需对合金进行表面改性处理Hydrogen Stora
5、ge MaterialsTiFe2基本上不与氢反应基本上不与氢反应TiFeTiFeH1.04和和TiFeH1.95TiFeH1.04为四方结构，为四方结构，TiFeH1.95为立方结构为立方结构。其其贮氢量比贮氢量比LaNi5大，为自重的大，为自重的1.75%。Cr，Cu，Mn，Mo，Ni，Nb，V。Hydrogen Storage Materialsn镁系储氢材料镁系储氢材料典型代表：典型代表：Mg2Ni，美美Brookhaven国家实国家实验室首先报道验室首先报道n储氢容量高储氢容量高n资源丰富资源丰富n价格低廉价格低廉n放氢温度高（放氢温度高（250300）n放氢动力学性能较差放氢动力学
6、性能较差改进方法：机械合金化改进方法：机械合金化加加TiFe和和CaCu5球磨，或复合球磨，或复合Hydrogen Storage Materialsn物理吸附类材料物理吸附类材料l碳基材料碳基材料(石墨、活性炭、碳纳米管石墨、活性炭、碳纳米管)及其衍生及其衍生物物(如石墨插层化合物如石墨插层化合物KCKC2424、CsCCsC2424等）等）l无机多孔材料无机多孔材料(如沸石分子筛如沸石分子筛)和金属有机骨架和金属有机骨架化合物等化合物等范德华力范德华力优点：储氢方式简单、吸放氢容易优点：储氢方式简单、吸放氢容易缺点：大多只能在缺点：大多只能在196196左右有足够的储左右有足够的储氢密度，
7、在常温常压下其吸氢量很低，因而氢密度，在常温常压下其吸氢量很低，因而用途有限。用途有限。Hydrogen Storage Materialsn纳米碳管储氢纳米碳管储氢-美学者美学者Dillon1997首开先河首开先河1991年日本年日本NEC公司公司Iijima教授发现教授发现CNTs单壁纳米碳管束单壁纳米碳管束TEM照片照片多壁纳米碳管多壁纳米碳管TEM照片照片Hydrogen Storage Materialsn非晶态合金储氢非晶态合金储氢l非晶态合金非晶态合金比同组分的晶态合金在相同温度和氢比同组分的晶态合金在相同温度和氢压下有更大的贮氢量，如压下有更大的贮氢量，如TiCuTiCu非晶态
8、比晶态贮氢非晶态比晶态贮氢量大量大1/31/3。l非晶态贮氢合金具有较高耐蚀性、耐磨性，可多非晶态贮氢合金具有较高耐蚀性、耐磨性，可多次使用而不破碎，但吸氢放热时易使其晶化。次使用而不破碎，但吸氢放热时易使其晶化。Hydrogen Storage Materialsn目前，美国、西德、日本在氢能和储氢金属利用方面已接近实用化。目前，美国、西德、日本在氢能和储氢金属利用方面已接近实用化。19791983年西德奔驰汽车公司氢做燃料在西柏林和斯图加特进行了年西德奔驰汽车公司氢做燃料在西柏林和斯图加特进行了小型客车和货车的行车实验。据报道，只要带上储氢量为小型客车和货车的行车实验。据报道，只要带上储氢
9、量为5kg的的280kgTiFe合金氢化物就能行驶合金氢化物就能行驶110km。n1980年，我国研制成功了第一辆氢汽车。年，我国研制成功了第一辆氢汽车。n1985年年10月，苏联也在莫斯科利用钛、铁、矾合金氢化物进行了氢汽月，苏联也在莫斯科利用钛、铁、矾合金氢化物进行了氢汽油混合燃料汽车的试验。油混合燃料汽车的试验。n我国的稀土类资源占世界首位，工业总储量为各国总储量的我国的稀土类资源占世界首位，工业总储量为各国总储量的5倍，为发倍，为发展稀土储氢金属开辟了广阔的前景。近年来，我国在储氢金属研制方展稀土储氢金属开辟了广阔的前景。近年来，我国在储氢金属研制方面取得了重大的进展，一些产品的性能已达到国外同类产品的水平。面取得了重大的进展，一些产品的性能已达到国外同类产品的水平。Hydrogen Storage Materials
