储氢材料研究进展课件

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,*,储氢材料研究进展,储氢材料研究进展,目 录,研究背景,技术现状分析,研究进展,金属氢化物,复杂金属氢化物,碳基储氢材料,金属有机骨架,Li-N,基储氢材料,氨,-,硼烷复合物,展望,目 录 研究背景,研究背景,氢的储存是氢能应用的前提和基础,.,储存,输运,生物质,电能,风能,太阳能,煤,核能,天然气,石油,绿色能源,能源转化效率高,50%,研究背景氢的储存是氢能应用的前提和基础.储存生物质电能煤,现有的储氢方法都不能满足对于储氢的安全高效、高密度、轻重量、低成本等要求！,在新概念指导下研发新的储氢材料和储氢技术是将氢能应用推向规模化和实用化的关键,金属氢化物,复杂金属氢化物,碳基储氢材料,金属有机骨架,Li-N,基材料,NH3BH3,DOE (2010),12Mpa,Zhu et al,MWNTs: 2.67 wt% H,2,，室温，,10Mpa,碳基储氢材料,:,实验研究,碱金属改性的碳纳米管,Chen et al,.,(,纯度,99.99%,),1999 Science,K,改性的,MWNT:,14 wt%,H2,，,室温，,0.1Mpa,Li,改性的,MWNT:,20 wt%,H2,，,653K,，,0.1 Mpa,Yang et al,.,(,纯度,99.999%,),K,改性的,MWNT,:,1.8 wt %,H2,Li,改性的,MWNT,2.5 wt %,H2,SWNTs,MWNTs,Dillon et al (thermal desorpti,碳基储氢材料,:,理论研究,研究方法,(,单壁碳纳米管,),巨正则系综蒙特卡罗模拟,( GCEMC),基于紧束缚的自洽,DFT,理论,(SCC-DFTB),第一性原理,Method,wt% H2,T,P,Rzepka,MC,1.3-2.5,77K,10-20MPa,Lee,DFT,5-10,liquid N2 T,reasonable,Darkrim,MC,11.24,77K,10MPa,Wang,MC,DOE target,ambient,high,文献报道的储氢量存在争议,(,不可能超过,1wt%),成本较高，循环性能研究较少,储氢机理有待于进一步研究,碳基储氢材料: 理论研究研究方法(单壁碳纳米管)Metho,金属有机骨架,(MOF),Zn:,O:,C:,Omar M. Yaghi et al., Science, 2003,300, 1127,金属中心连接有机配体,改变有机配体控制孔径大小,调节材料比,面积和吸附等性,质,储氢量可达,4.5wt%,但是储氢温度较低,(77K),图,1. H2,吸附等温线,(A) 78 K (B) 298 K,金属有机骨架(MOF)Zn:O:C:Omar M. Yagh,Omar M. Yaghi et al., JACS., 2004,126, 5666,最大吸氢量与每个配体结构单元中有机环的数目成比例,吸放氢后结构稳定,金属有机骨架,(MOF),图,1. H2,吸附等温线,: 77K,Omar M. Yaghi et al., JACS., 2,LiNH2 + 2LiH Li2NH + LiH + H2 Li2NH + LiH + H2 Li3N + 2H2,(b),Chen P et al, Nature, 2002, 420, 302,H / Li-N-H,0,0.5,1.0,1.5,2.0,2.5,3.0,3.5,4.0,0.0,Pressure (bar),100,0.1,1,10,100,0.1,1,10,0.1,1,10,100,Li,2,NH,Re-Li,3,N,Li,3,N,Des.,Ab.,Des.,Des.,Ab.,Ab.,255C,图,2. Li,3,N,和,Li,2,NH,的,P-C-T,曲线,5.8wt%,11.5wt%,Li-N,基储氢材料,图,1. Li,3,N,的,TG,结果,100170210255 (9.3wt%),50,150,250,350,450,0,2,4,6,8,10,Desorption,Absorption,Wt % H,2,Temperature (,o,C),200 (6.3 wt%)320 (3wt%),储,氢量大,吸、放氢速度缓慢,动力学性能差,LiNH2 + 2LiH Li2NH +,H,3,BNH,3,(,l,)H,2,BNH,2,(,s,) + H,2,(,g,) 6.49 wt.%,xH,2,BNH,2,(,s,)(H,2,BNH,2,),x,(,s,),(H,2,BNH,2,),x,(,s,)(HBNH),x,(,s,) + xH,2,(,g,) 6.94 wt.%,总储氢量,13.43 wt.%,(HBMNH),x,borazine + othersBN + H,2,储氢量大,氨等副产物毒害催化剂,可逆性差,NH,3,BH,3,(BA),储氢量大NH3BH3(BA),图,2.,不同温度下,1 mol% H2PtCl6,改性的放氢量,图 ,. SEM,图,(a) BA, (c)1 mol% H2PtCl6,改性的,Sara De Benedetto et al,Thermochimica Acta 441 (2006), 184,NH,3,BH,3,(BA),图 2. 不同温度下1 mol% H2PtCl6改性的放,小结,储,氢,技,术,分类,优缺点,金属氢化物,安全性强,吸放氢易于控制，动力学性能差,复杂金属氢化物,储氢量大、动力学性能差，储氢机理研究不足,碳基储氢材料,储氢量难重复,成本高,储氢机理研究不足,金属有机骨架,可调节材料比,面积等性,质,储氢温度较低,Li-N,基材料,储,氢,量大，动力学性能差,氨,-,硼烷复合物,储,氢,量大,可逆性差,副产物毒害催化剂,小结储分类优缺点金属氢化物安全性强,吸放氢易于控制，动力学性,储氢新材料拟解决的关键问题,高性能储氢材料的研究与发展,广泛探索新的储氢材料，主要立足于化学制备方法和途径，发展高性能储氢材料，同时为新材料的制备奠定基础。,氢的储存机理研究,从化学角度理解储氢的本质，为新材料的发展提供理论基础。,储氢材料的大规模连续制备,结合材料的探索研究，立足实用，发展制备技术。,氢气的储存释放系统,将氢气的储存与释放作为整体，发展实用的储氢系统。,储氢新材料拟解决的关键问题高性能储氢材料的研究与发展,