能源材料第二章ppt課件-閱讀頁(yè)
2025-05-18 03:33本頁(yè)面
【正文】 元素 ) 的吸氫量比LaNi5 高 1～ 2 倍。在鋯系合金中 ,有人用 Ti 代替部分 Zr ,用 Fe 、 Co 、Ni 等代替 V、 Cr 等制得多元鋯系儲(chǔ)氫合金。最初人們用普通活性炭吸附氫 ,即使在低溫下儲(chǔ)氫量也達(dá)不到質(zhì)量分?jǐn)?shù) 1 %。 美國(guó)能源部要求 ,對(duì)燃料電池電動(dòng)汽車 ,其體積儲(chǔ)氫密度必須達(dá)到 63kg/m3 ,質(zhì)量分?jǐn)?shù) %。碳納米管作為新型準(zhǔn)一維材料日益受到人們的關(guān)注 ,許多領(lǐng)域都開展了對(duì)它的性質(zhì)及應(yīng)用方面的研究。從理論上碳納米管可看成由石墨平面卷曲而成 ,卷曲方式不同 ,碳納米管的結(jié)構(gòu)也不同 。 碳納米管儲(chǔ)氫方面的基本共識(shí) 目前在碳納米管儲(chǔ)氫方面達(dá)成的基本共識(shí)主要有 :吸附量與表面積成正比關(guān)系 。碳納米管的直徑對(duì)吸附量有影響 。 現(xiàn)在人們對(duì)碳納米管的研究還處于 初級(jí)階段 ,至今不能完全了解納米孔中發(fā)生的特殊物理化學(xué)過程 ,即氫氣吸附機(jī)理和儲(chǔ)氫行為 ,還無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)得納米管的密度 ,今后還有許多工作要做 ,即應(yīng)在儲(chǔ)氫機(jī)理、化學(xué)改性和結(jié)構(gòu)控制方面進(jìn)行深入研究。此文根據(jù)前人關(guān)于毛細(xì)管凝聚的理論提出了一個(gè)假設(shè)，單壁碳納米管由于壁很薄，管很細(xì)，可能在管中凝聚氫，從而形成高效儲(chǔ)氫材料。 Nature, 1997 兩年多以后的 1999年發(fā)表的一篇題目為“堿摻雜的碳納米管在常壓常溫下的高吸氫量”的文章則給出了引人注目的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。當(dāng)時(shí)美國(guó)能源部認(rèn)為儲(chǔ)氫材料若能夠儲(chǔ)存氫達(dá)到重量比百分之六，同時(shí)采用當(dāng)時(shí)的質(zhì)子交換膜燃料電池，則燃料電池汽車的能效和一次充氣的行車?yán)锍叹涂梢杂猩虡I(yè)價(jià)值，和汽油車競(jìng)爭(zhēng)。 這后兩篇工作的發(fā)表，又是在有名的 雜志，似乎假設(shè)變成了現(xiàn)實(shí)，引導(dǎo)了大量有基礎(chǔ)的和感興趣的一擁而上，形成了碳納米管儲(chǔ)氫研究的熱潮。楊做了嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?duì)比試驗(yàn)，當(dāng)用含有極微量水分的氫氣做原料時(shí)重復(fù)了 Chen等在 [Science]發(fā)表的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。 微孔聚合物儲(chǔ)氫 使用鋰離子摻雜技術(shù)，提高微孔共軛聚合物對(duì)氫氣的吸附焓從而提高材料的儲(chǔ)氫量。實(shí)驗(yàn)上，通過催化聚合 1， 3， 5三乙炔苯制備較大比表面積的三維微孔共軛聚合物（ CMP）作為吸附載體，其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的堿性活性基團(tuán)碳碳叁鍵吸附鋰離子。研究表明當(dāng)鋰離子的摻雜比例在%時(shí)，材料儲(chǔ)氫能力最強(qiáng)，對(duì)氫氣的吸附焓為 。 LiCMP( wt% Li)和 CMP在 77K的氫吸附、脫附等溫線 Angew. Chem. Int. Ed., 2022 氫和儲(chǔ)氫材料應(yīng)用 氫的應(yīng)用 氫是地球上儲(chǔ)量最豐富、分布最廣的資源。氫既是一種能源材料 ,也是一種功能材料 ,還是重要的特種氣體之一。由液氫和液氧組合的推進(jìn)劑所產(chǎn)生的比沖高達(dá) 3 822 N 航天飛機(jī)的主機(jī)是以液氫為燃料和以液氧為氧化劑的 ,軌道飛行器也有 2個(gè)液氫和液氧儲(chǔ)槽在進(jìn)入軌道時(shí)用。 環(huán)境保護(hù) 空氣污染主要是由 燃料油燃燒 時(shí)放出的 SO2 引起的 ,因而燃料油脫硫已成為控制環(huán)境污染的關(guān)鍵因素。 造紙廠 為降低氯氣的污染 ,在紙漿漂白中使用 H2O2 ,而H2O2 生產(chǎn)又需用氫 。氫用于環(huán)境保護(hù)有 2 大優(yōu)點(diǎn) ,即在其 生產(chǎn)和使用時(shí)對(duì)環(huán)境幾乎或根本無(wú)危害 。在電真空材料和器件如鎢和鉬的生產(chǎn)過程中 ,需用氫作為還原氣。 石化工業(yè) 氫氣是現(xiàn)代煉油工業(yè)和化學(xué)工業(yè)的基礎(chǔ)原料之一。在化學(xué)工業(yè)中耗氫產(chǎn)品相當(dāng)多 ,如鹽酸、 Na2S 、 H2O2 、山梨醇、丁醇、辛醇、新戊二醇、 1 ,42丁二醇、甲苯二異氰酸酯 ( TDI) 、二苯基甲烷二異氰酸酯 (MDI) 、四氫呋喃、己二酸等。 儲(chǔ)氫材料應(yīng)用 儲(chǔ)氫材料除了用于制取氫氣外 ,還有兩個(gè)重要的應(yīng)用領(lǐng)域 :一是氫燃料汽車 ,可使城市汽車尾氣污染大為緩解 。以儲(chǔ)氫合金作為陰極活性物質(zhì)的高容量 Ni2MH電池 ,我國(guó)已進(jìn)入大規(guī)模的產(chǎn)業(yè)化階段 。
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