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储氢材料的研究与发展报告人：吴丽娟学号:S201109027日期：2012年4月10日HydrogenStorageMaterialsHydrogenStorageMaterials一研究背景氢——二十一世纪的绿色能源优点：自然界最普遍的元素;清洁能源;燃烧性能好，易点燃;发热值高(142MJ/kg);导热性好;用途广泛;HydrogenStorageMaterials氢的储存方法气态储氢：1)能量密度低2)不太安全液化储氢：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安全的储氢技术HydrogenStorageMaterials几种贮氢方法比较HydrogenStorageMaterials二储氢材料技术现状Abs.Des.金属合金材料物理吸附材料复合化学氢化合物材料液态有机储氢材料HydrogenStorageMaterials金属氢化物储氢特点反应可逆氢以原子形式储存，固态储氢，安全可靠较高的储氢体积密度HydrogenonTetrahedralSitesHydrogenonOctahedralSitesM+x/2H2MHx+∆HAbs.Des.HydrogenStorageMaterials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HydrogenStorageMaterials钛铁系储氢合金典型代表：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行表面改性处理HydrogenStorageMaterials钛和铁可形成TiFe和TiFe2二种稳定的金属间化合物。TiFe2基本上不与氢反应，TiFe可在室温与氢反应生成TiFeH1.04和TiFeH1.95两种氢化物。其中TiFeH1.04为四方结构，TiFeH1.95为立方结构。其贮氢量比LaNi5大，为自重的1.75%。为改善TiFe合金的储氢特性，可用过渡金属Co，Cr，Cu，Mn，Mo，Ni，Nb，V等置换部分铁形成多元合金以实现常温活化。过渡金属的加入，使合金活化性能得到改善，氢化物稳定性增加。HydrogenStorageMaterials镁系储氢材料典型代表：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℃）放氢动力学性能较差改进方法：机械合金化－加TiFe和CaCu5球磨，或复合HydrogenStorageMaterials物理吸附类材料碳基材料(石墨、活性炭、碳纳米管)及其衍生物(如石墨插层化合物KC24、CsC24等）无机多孔材料(如沸石分子筛)和金属有机骨架化合物等范德华力优点：储氢方式简单、吸放氢容易缺点：大多只能在–196℃左右有足够的储氢密度，在常温常压下其吸氢量很低，因而用途有限。HydrogenStorageMaterials纳米碳管储氢-美学者Dillon1997首开先河1991年日本NEC公司Iijima教授发现CNTs单壁纳米碳管束TEM照片多壁纳米碳管TEM照片HydrogenStorageMaterials非晶态合金储氢非晶态合金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TiCu非晶态比晶态贮氢量大1/3。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。HydrogenStorageMaterials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。1979~1983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5kg的280kgTiFe合金氢化物就能行驶110km。1980年，我国研制成功了第一辆氢汽车。1985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油混合燃料汽车的试验。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。HydrogenStorageMaterials