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存储液氢的材料

发布时间: 2022-09-11 10:15:52

⑴ 氢气的储存方法有哪些

保存氢气方法很多,但是高效的储氢方法没有
主要方法有:液化储氢(成本太高,而且需要很高的能量维持其液化);压缩储氢(重量密度和体积密度都很低);金属氢化物储氢(体积存储密度较高,但是重量密度低),还有一个是现在正在研究的碳纳米管吸附储氢(已经证明在室温和不到1bar(约一个大气压)的压力下,单壁碳管可以吸附5%-10%,多壁碳纳米管储氢可达14%,但是这些报道都受到了质疑,原因是目前尚未建立一个世界上公认的检测碳纳米管储氢的检测标准)
目前根据理论推算和反复验证,大家普遍认为可逆储/放氢量在5%(质量密度百分比)左右,但是即使是只有5%也是迄今为止最好的储氢材料!
这是我上纳米材料课上老师的笔记,打得好累...

⑵ 氢气的储存方法有哪些

保存氢气方法很多,但是高效的储氢方法没有
主要方法有:液化储氢(成本太高,而且需要很高的能量维持其液化);压缩储氢(重量密度和体积密度都很低);金属氢化物储氢(体积存储密度较高,但是重量密度低),还有一个是现在正在研究的碳纳米管吸附储氢(已经证明在室温和不到1bar(约一个大气压)的压力下,单壁碳管可以吸附5%-10%,多壁碳纳米管储氢可达14%,但是这些报道都受到了质疑,原因是目前尚未建立一个世界上公认的检测碳纳米管储氢的检测标准)
目前根据理论推算和反复验证,大家普遍认为可逆储/放氢量在5%(质量密度百分比)左右,但是即使是只有5%也是迄今为止最好的储氢材料!
这是我上纳米材料课上老师的笔记,打得好累...

⑶ 用什么材料可以储存氢气

1、合金储氢材料

在一定温度和氢气压力下,能可逆地大量吸收、储存和释放氢气的金属间化合物。

按储氢合金金属组成元素的数目划分,可分为:二元系、三元系和多元系;按储氢合金材料的主要金属元素区分,可分为:稀土系、镁系、钛系、钒基固溶体、锆系等;而组成储氢合金的金属可分为吸氢类(用A表示)和不吸氢类(用B表示),据此又可将储氢合金分为:AB5型、AB2型、AB型、A2B型。

2、无机物及有机物储氢材料

有机物储氢技术始于 20 世纪 80 年代。有机物储氢是借助不饱和液体有机物与氢的一对可逆反应,即利用催化加氢和脱氢的可逆反应来实现。加氢反应实现氢的储存(化学键合),脱氢反应实现氢的释放。

3、纳米储氢材料

纳米材料由于具有量子尺寸效应、小尺寸效应及表面效应,呈现出许多特有的物理、化学性质, 成为物理、化学、材料等学科研究的前沿领域。储氢合金纳米化后同样出现了许多新的热力学和动力学特性, 如活化性能明显提高, 具有更高的氢扩散系数和优良的吸放氢动力学性能。

4、碳质材料储氢

吸附储氢具有安全可靠和储存效率高等优点。而在吸附储氢的材料中,碳质材料是最好的吸附剂,不仅对少数的气体杂质不敏感,而且可反复使用。碳质储氢材料主要是高比表面积活性炭(AC)、石墨纳米纤维(GNF)、碳纳米管(CNT)。

5、配位氢化物储氢

配位氢化物储氢是利用碱金属(Li、Na、K等)或碱土金属(Mg、Ca等)与第三主族元素可与氢形成配位氢化物的性质。其与金属氢化物之间的主要区别在于吸氢过程中向离子或共价化合物的转变,而金属氢化物中的氢以原子状态储存于合金中。

6、水合物储氢

气体水合物,又称孔穴形水合物,是一种类冰状晶体,由水分子通过氢键形成的主体空穴在很弱的范德华力作用下包含客体分子组成。

(3)存储液氢的材料扩展阅读

氢气可以用作燃料,具有下列特点:

优点

1、资源丰富。以水为原料,电解便可获得。水资源在地球上相对主要燃料石油,煤也较丰富。

2、热值高。氢燃烧的热值高居各种燃料之冠,据测定,每千克氢燃烧放出的热量为1.4*10^8J,为石油热值的3倍多。因此,它贮存体积小,携带量大,行程远。

3、氢为燃料最洁净。氢的燃烧产物是水,对环境不产生任何污染。

缺点

氢气要安全储藏和运输并不容易,它重量轻、难捉摸、扩散速度快,需低温液化,会导致阀门堵塞并形成不必要的压力。

⑷ 液氢储罐可以用什么材料

不知道或不专业,最好不要回答,会害人的。SA516 GR70只能用于中低温的容器,它是低温碳钢材料。液氢的温度达-253度,储罐材料要选择奥氏体不锈钢,有的选择S32168即06Cr18Ni11Ti,成本高点。

⑸ 贮氢材料的原理

某些过渡金属、合金和金属间化合物,由于特殊的晶体结构,使氢原子容易进入其晶格间隙中并形成金属氢化物,因此储氢量很大,可贮存比其本身体积大1000~1300倍的氢,当加热时氢就能从金属中释放出来。氢在金属中的这种吸入和释放,取决于金属和氢的相平衡关系并受温度、压力和组分的制约。通常,贮氢材料的贮氢密度都很大,比标准状态下的氢密度(5.4×1019at/cm3)高出几个数量级,甚至比液氢的密度(4.2×1022at/cm3)还高。由于贮氢材料具有上述特性,用它储运氢气既轻便又安全,不仅无爆炸危险,还有可贮存时间长又无损耗等优点。氢,普遍被认为是人类最理想的清洁的高密度能源,燃烧时只产生水而没有污染物,对环境保护有利。但要实现氢能源体系,氢的贮存问题首先要顺利解决,因此研究贮氢材料特别重要。
已实用和研究发展中的贮氢材料主要有:①镁系贮氢合金。主要有镁镍、镁铜、镁铁、镁钛等合金。具有贮氢能力大(可达材料自重的5.1%~5.8%)、价廉等优点,缺点是易腐蚀所以寿命短,放氢时需要250℃以上高温。②稀土系贮氢合金。主要是镧镍合金,其吸氢性好,容易活化,在40℃以上放氢速度好,但成本高。③钛系贮氢合金。有钛锰、钛铬、钛镍、钛铁、钛铌、钛锆、钛铜及钛锰氮、钛锰铬、钛锆铬锰等合金。其成本低,吸氢量大,室温下易活化,适于大量应用。④锆系贮氢合金。有锆铬、锆锰等二元合金和锆铬铁锰、锆铬铁镍等多元合金。在高温下(100℃以上)具有很好的贮氢特性,能大量、快速和高效率地吸收和释放氢气,同时具有较低的热含量,适于在高温下使用。 ⑤铁系贮氢合金。主要有铁钛和铁钛锰等合金。其贮氢性能优良、价格低廉。

贮氢材料(hydrogen storage material)是在一般温和条件下,能反复可逆地(通常在一万次以上)吸入和放出氢的材料。又称贮氢合金或储氢金属问化合物。这种材料在一定温度和氢气压强下能迅速吸氢,适当加温或减小氢气压强时又能放氢的材料。
贮氢材料多为易与氢起作用的某些过渡族金属、合金或金属间化合物。由于这些金属材料具有特殊的晶体结构,使得氢原子容易进入其晶格的间隙中并与其形成金属氢化物。其贮氢量可达金属本身体积的1000~1300倍。氢与这些金属的结合力很弱,一旦加热和改变氢气压强,氢即从金属中释放出来。

贮氢材料用途
贮氢材料用途广泛,除用于氢的存贮、运输、分离、净化和回收外,还可用于制作氢化物热泵;以贮氢合金制造的镍氢电池具有容量大、无毒安全和使用寿命长等优点;利用贮氢合金可制成海水淡化装置和用于空间的超低温制冷设备等。

特性
贮氢材料须具备以下基本特性:

1、在不太高的温度下,贮氢量大,释氢量也大。
2、氢化物的生成热,一般在29~46kJ/mol(7~11Keal/克分子)氢之间。
3、成本低,原料来源广。
4、经多次吸、放氢,性能不衰减,即使有衰减,经再生处理后也能恢复到原来水平。
5、有较平坦和较宽的平衡压平台区,即大部分氢均可在一稳定的压力范围内放出。(6)容易活化,反应动力学性能好。(7)吸入、放出氢的压力差小等。

功能
金属贮氢材料是一种多功能的功能材料,下述功能,可供开发出多种高新技术产品。

释放化学能
它所放出的氢可供直接燃烧产物,或供其他所需部门使用,如半导体生产,燃氢汽车,燃料电池发电,氢能电动车等。

热功能
贮氢材料在吸、放氢过程中,同时有热量的放出和吸入,利用这一吸、放热的功能,可开发出热泵、贮热、回收热等节能设备。

压力和机械能
金属贮氢材料吸、放氢时,有一定平衡压,随温度的升高,其平衡压将迅速升高。如某些贮氢材料贮氢后的平衡压在100℃时达5~12MPa的压力。

电化学功能
贮氢材料本身具有一定的电化学催化功能,同时,所释放出的氢也极易转化成电能,因此可利用此功能开发二次电池。

细化功能
贮氢材料在多次吸、放循环后,将自粉碎成细粉,利用这一功能可制成超细粉末,如制备超细合金和金属粉末等,在技术上有很大潜力。

催化功能
贮氢材料在某些有机化学加氢以及合成氨工业中作为催化剂已显示出有独特作用,可望研制成低温低压合成氨催化剂。其他如分离氢的同位素功能,吸气功能,净化功能等尚有待进一步开发。

种类
主要有钛铁系,镧镍系,镁镍系和钛铬系等。

钛铁系
属AB型,A代表钛,B代表铁、钴、镍等,最常见的为钛铁贮氢材料,贮氢量可达占材料自重的1.75%~1.89%。最初有一活化的难题,在高真空条件下,加热到300~400℃才开始吸氢。中国科学家解决了这一难题,在室温条件下一般真空度就可开始吸氢。此材料原料来源广,成本低,有利于大量使用。德国研制的氢能汽车、美国研制的燃料电池电动车,就是以钛铁贮氢罐供氢的。

镧镍系
属AB5型,A代表镧及混合稀土系金属,B代表镍、钴等,贮氢量为1.4%~1.5%,它可在室温下活化,吸、放氢平衡压为O.1~0.5MPa(20~30℃),放氢压力稳定。为降低成本,改善性能,现已广泛使用混合稀土金属或富镧混合稀土金属取代镧,也可以用铝、铁等取代部分镍。

镁镍系
属A2B型(。Mg2Ni),是一种较早研制成的贮氢材料,贮氢量可达3.4%~6.O%,但放氢温度要求在250~320℃之间,限制了其应用。在贮存太阳能等技术中可发挥其优越性。
钛铬系
典型代表是Ticr2,属AB2型,进一步发展为TiZrCrMnVFe,德国HWT公司有商品贮氢罐出售,他们已制成可贮存2000m3的大型贮氢罐,经改性后这类贮氢材料还可满足不同用途的需要。

钒系
里鲍茨(libowitz)提出的体心立方型钒系贮氢材料,它的熵值高,可用于设计成高效热泵,是新一类贮氢合金系列。

应用
贮氢材料应用很广,而且仍在不断发展中。

制作镍氢电池
金属氢化物可再充式电池(简写为Ni—MH电池)是贮氢材料应用取得最显着实际成就的新领域,日本在1994年已生产AA型镍氢电池2亿支,我国在1994年生产AA型Ni—MH电池近100万支,生产Ni—MH电池用的贮氢材料近100t。

贮氢922和净化氢
贮氢材料贮氢后,其体积浓度大于液氢,几种贮氢材料贮氢后的浓度(每立方厘米中的氢原子数×1022)分别为:液氢(20K)4.2,FeTiH 1.7 6.O,LaNi5H 6.7 6.1,ZrH27.3,TiH29.2同时,贮氢后一般只有O.5~2.0MPa的压力,比高压钢瓶贮氢安全,比液氢也安全,成本低。贮氢材料贮氢后放出的氢,纯度可达99.9999%。

制造热泵
为回收各种热能和贮热。过去用贮氢材料二段式热泵一次升温,发展到三段式热泵二次升温,可使65~75℃的废热水产生蒸汽用于再发电。并可利用环境热、太阳能热源制成空调机和贮热,或用于化工厂、冶金厂、发电厂的废热回收。

制造压缩机和致冷器
用贮氢材料可制成静态氢压缩机和深冷致冷器。已制成的25K致冷器可用于空间探测、红外探测系统中的冷源,它只须以水为介质和以太阳能作低级能源即可工作。还可以制成77K。液氮致冷器。利用贮氢材料制成的压缩机可用于高压氢装瓶,还可利用太阳能制成海水淡化装置等。

用于氢同位素分离
利用一种或几种新型贮氢材料,可分离同位素氘、氚,以及贮存氘、氚,这在军事工业中有很重要的作用。

用作催化剂
贮氢材料用作催化剂早有报导,如LaNis、TiFe等用于常温低压合成氨工艺以及某些有机化合物加氢工艺。

用作温度传感器
利用上述贮氢材料产生压力的功能以及不同贮氢材料的P—c一T曲线的不同数值,将一小型贮氢器上的压力表改成温度指示盘,经校正后即成温度指示器。它体积小,不怕震动,美国SystemDonier公司生产的这种温度指示器,广泛用于各种喷气飞机上。它还可以改制成火警报警器和窗户自动开闭器等。

作机器人的动力装置
也是利用贮氢材料的压力和机械能功能,某些贮氢材料加热到100℃即可达到6~13MPa的压力,则可用于机器人动力系统的激发器、动力源。其特点是没有旋转部件反应灵敏,便于控制,反弹和振动小。

用作吸气剂
由于某些贮氢合金有较强的吸气能力,特别对氢、COz、CO、水分、甲烷均有一定吸附能力,因此可作为吸气剂,以保持各种真空器件长时间的高真空,在技术上有重要作用。

发展电动车
电动汽车的关键技术是可移动式高效高密度蓄电池。可充式二次电池有多种多样,其中能量密度最高、寿命最长、成本最低、功率密度最大者首推带有高效供氢系统的质子交换膜式燃料电池,这种供氢系统就是由贮氢材料制成的贮氢罐。在21世纪初,这种清洁的电动车,将是城市交通的必然发展趋势,需求量将是极大的。

发展趋势
贮氢材料正向多元化,高容量,低成本方向发展,向复合材料过渡,正在采用新技术。例如有报道说经磁性技术搅拌贮氢量可大大提高。在改善贮氢材料的性能方面的技术还有: (1)表面微包覆技术;(2)表面化学处理技术;(3)薄膜技术,即将贮氢材料制成薄膜;(4)贮氢材料的浆料技术,即利用某些有机液体与贮氢材料混成均匀浆料,有利于改善贮氢材料的导热性能及流动性。

其他制备贮氢材料的新工艺有采用铝热还原法及自蔓延高温合成技术从钛铁矿、钒铁矿直接还原成贮氢材料,还有回收和再生贮氢材料的技术等。

⑹ 液态氢如何储存

双层钢瓶
还有储氢材料 储氢材料(hydrogen storage material)一类能可逆地吸收和释放氢气的材料.最早发现的是金属钯,1体积钯能溶解几百体积的氢气,但钯很贵,缺少实用价值.

⑺ 航天飞机保存液氧和液氢的罐子由什么材料制成

外储箱由三个主要结构组成:液氧箱,中间层和液氢箱。推进剂箱都由铝合金制成,附有必须的支撑或稳定框架。中间层采用铝结构以附加稳定框架。所有铝材都选用2195和2090合金,其中铝2195是由洛克希德·马丁和雷诺兹设计用于低温储存的铝锂合金;铝2090则是一种商用铝锂合金。

⑻ 可以用水泥或木头做一个储存氢气的容器吗以及需要具备一些什么要求

个人认为不可以。
木头是纤维,水泥是颗粒,不能做到良好的气密性。因此不能做成氢气储存容器。
当然,如果说在水泥或者木头中加入薄膜类的,当我没说。
PS:氢气是已知的质量最轻的气体。
一般储存运输都是用压力容器,运输液氢。

⑼ 氢气是怎么存贮的

传统方法是液化,但这种方法成本较高,切不易使用,目前最前沿的方法是用一些贮氢材料,一类能可逆地吸收和释放氢气的材料。最早发现的是金属钯,1体积钯能溶解几百体积的氢气,但钯很贵,缺少实用价值。20世纪70年代以后,由于对氢能源的研究和开发日趋重要,首先要解决氢气的安全贮存和运输问题,储氢材料范围日益扩展至过渡金属的合金。如镧镍金属间化合物就具有可逆吸收和释放氢气的性质:

每克镧镍合金能贮存0.157升氢气,略为加热,就可以使氢气重新释放出来。LaNi5是镍基合金,铁基合金可用作储氢材料的有TiFe,每克TiFe能吸收贮存0.18升氢气。其他还有镁基合金,如Mg2Cu、Mg2Ni等,都较便宜。

⑽ 储氢金属有哪些 为什么可以大量储存氢气

液氢、氢气的密度小,对储氢来说是不利的因素.将氢气压缩到1.51×107Pa一个40L的钢瓶中只能装0.5kg;将氢气压缩为液氢,耗能差不多相当于其燃烧能的1/3~1/4.不仅耗能高,而且不安全.此时,高压钢瓶的爆炸威力相当于一颗重磅炸弹.当年装液氢的贮罐车首次在美国公路上行驶时,前后都用红色吉普车来“保驾”.因此,对于一种广泛使用的燃料来说,必须寻找一种更为理想的固态储运方法.
金属储氢法我们知道,固体金属表面性质与它的体相性质是不同的.体相内的原子四周都有另外的原子包围着,而表面上的原子至少有一侧是空着的,这样就产生了一个向内拉的剩余力场,使金属固体表面有一种表面能(见图2)[8].这种剩余力场能对固体表面的气体分子产生吸引力,以降低固体表面能,使体系趋于较为稳定.所谓金属储氢法指某些金属或合金,例如矾V、铌Nb、钛Ti、镁Mg、镧La、锆Zr等,因其表面的催化或活性作用能将氢气分子分解为氢原子而进入金属点阵内部.这一现象是60年代末由荷兰科学家首次发现的.在固态金属中,金属与氢通过化合键而结合,形成了金属氢化物.如VH2、NbH2、TiH2、MgH2等.但近年来发现某些合金氢化物比较理想,通常能在室温下使用.这类合金氢化物一般至少含一种与氢亲和力强的元素和一种亲和力略弱的元素,如二元合金氢化物LaNi5、TiFeH1·9,三、四元合金氢化物TiFe0·85Mn0·15H1·9TiFe0·8Ni0·15V0·05H1·6等金属储氢好比是海绵吸水一般,根据需要可逆地加氢和脱氢: