储氢材料概述课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,储氢材料概述,储氢材料概述,2024/9/8,2,一、绪言,氢二十一世纪的绿色能源,2023/7/252一、绪言 氢二十一世纪的绿色能源,2024/9/8,3,1.1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,！,（科技日报，2004年2月25日，第二版）,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！,2023/7/2531.1能源危机与环境问题化石能源的有限性,2024/9/8,4,1.2 氢能开发，大势所趋,氢是自然界中最普遍的元素，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,2023/7/2541.2 氢能开发，大势所趋氢是自然界中最,2024/9/8,5,1.3 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,车用氢气存储系统目标：,IEA:,质量储氢容量5%; 体积容量50,kg(H,2,)/m,3,DOE : 6.5%,62,kg(H,2,)/m,3,2023/7/2551.3 实现氢能经济的关键技术廉价而又高,2024/9/8,6,二、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,2023/7/256二、不同储氢方式的比较气态储氢：,2024/9/8,7,二、不同储氢方式的比较,固态储氢的优势：,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,2023/7/257二、不同储氢方式的比较固态储氢的优势：,2024/9/8,8,2.1 体积比较,2023/7/2582.1 体积比较,2024/9/8,9,2.2 氢含量比较,2023/7/2592.2 氢含量比较,2024/9/8,10,三、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,2023/7/2510三、储氢材料技术现状3.1 金属氢化物,2024/9/8,11,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,Abs.,Des.,M + x/2H,2,MH,x,+ H,2023/7/2511金属氢化物储氢特点反应可逆Abs.De,2024/9/8,12,Position for H occupied at HSM,Hydrogen on Tetrahedral Sites,Hydrogen on Octahedral Sites,2023/7/2512Position for H occu,2024/9/8,13,3.1 金属氢化物储氢,目前研制成功的：,稀土镧镍系,钛铁系,镁系,钛/锆系,2023/7/25133.1 金属氢化物储氢目前研制成功的：,2024/9/8,14,稀土镧镍系储氢合金,典型代表：,LaNi,5,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,MmNi,3.55,Co,0.75,Mn,0.47,Al,0.3,(Mm,混合稀土，主要成分,La、Ce、Pr、Nd),广泛用于镍/氢电池,2023/7/2514稀土镧镍系储氢合金 典型代表：LaN,2024/9/8,15,PCT curves of,LaNi,5,alloy,2023/7/2515PCT curves of LaN,2024/9/8,16,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行表面改性处理,2023/7/2516钛铁系典型代表：TiFe，美Brook,2024/9/8,17,PCT curves of,TiFe alloy,TiFe(40,),2023/7/2517PCT curves of TiFe,2024/9/8,18,TiFe alloy,Characteristics:,two hydride phases;, phase (,TiFeH,1.04,) &,phase,(,TiFeH,1.95,),2.13TiFeH,0.10,+ 1/2H,2, 2.13TiFeH,1.04,2.20TiFeH,1.04,+ 1/2H,2, 2.20TiFeH,1.95,2023/7/2518TiFe alloyCharacte,2024/9/8,19,镁系,典型代表：,Mg,2,Ni，,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（250300,）,放氢动力学性能较差,改进方法：机械合金化,加,TiFe,和,CaCu,5,球磨，或复合,2023/7/2519镁系典型代表：Mg2Ni，美Brook,2024/9/8,20,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,TiMn,1.5,H,2.5,日本松下（1.8）,Ti,0.90,Zr,0.1,Mn,1.4,V,0.2,Cr,0.4,活性好,用于：氢汽车储氢、电池负极,Ovinic,2023/7/2520钛/锆系具有Laves相结构的金属间化,2024/9/8,21,3.2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(,LiAlH,4,在,TiCl,3,、 TiCl,4,等催化下180 ，8,MPa,氢压下获得5的可逆储放氢容量),2023/7/25213.2配位氢化物储氢碱金属（Li、Na,2024/9/8,22,金属配位氢化物的的主要性能,2023/7/2522金属配位氢化物的的主要性能,2024/9/8,23,3.3碳纳米管（,CNTs）,1991年日本,NEC,公司,Iijima,教授发现,CNTs,2023/7/25233.3碳纳米管（CNTs）1991年日,2024/9/8,24,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,2023/7/2524纳米碳管储氢-美学者Dillon199,2024/9/8,25,纳米碳管吸附储氢：,Hydrogen storage capacities of CNTs and LaNi,5,for comparison (data deternined by IMR，RT，10MPa),2023/7/2525纳米碳管吸附储氢：Hydrogen s,2024/9/8,26,纳米碳管电化学储氢,开口多壁,MoS,2,纳米管及其循环伏安分析,循环伏安曲线,2023/7/2526纳米碳管电化学储氢开口多壁MoS2纳米,2024/9/8,27,纳米碳管电化学储氢,2023/7/2527纳米碳管电化学储氢,2024/9/8,28,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80,2023/7/2528,2024/9/8,29,碳纳米管电化学储氢小结,纯化处理后多壁纳米碳管最大放电容量为 1157,mAh/g，,相当于4.1重量储氢容量。经过100充放电后，其仍保持最大容量的70,。,单壁纳米碳管最大放电容量为503,mAh/g，,相当于1.84重量储氢容量。经过100充放电后，其仍保持最大容量的80,。,2023/7/2529碳纳米管电化学储氢小结,2024/9/8,30,纳米材料储氢存在的问题：,世界范围内所测储氢量相差太大：0.01（,wt ） %-67,（,wt ） %,如何准确测定？,储氢机理如何,2023/7/2530纳米材料储氢存在的问题：世界范围内所测,2024/9/8,31,四、结束语,氢能离我们还有多远？,氢能作为最清洁的可再生能源，近10多年来发达国家高度重视，中国近年来也投入巨资进行相关技术开发研究,氢能汽车在发达国家已示范运行，中国也正在筹划引进,氢能汽车商业化的障碍是成本高，高在氢气的储存,液氢和高压气氢不是商业化氢能汽车,安全性和成本,大多数储氢合金自重大，寿命也是个问题；自重低的镁基合金很难常温储放氢、位氢化物的可逆储放氢等需进一步开发研究,碳材料吸附储氢受到重视，但基础研究不够，能否实用化还是个问号,氢能之路前途光明，道路曲折！,2023/7/2531四、结束语氢能离我们还有多远？氢能作,32,Thank you!,32Thank you!,