储氢材料综述

1、储氢材料综述储氢材料综述2一、绪言 氢二十一世纪的绿色能源储氢材料综述3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！储氢材料综述41.2 氢能开发，大势所趋氢能开发，大势所趋X 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X 氢的热值高，燃烧产物是水零排放，无污染 ，可循环利用X 氢能的利用途径多燃烧放热或电化学发电X 氢的储运方式多气体、液体、固体或化合物储氢材料综述51.3 实现氢能

2、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50kg(H2)/m3DOE : 6.5%, 62kg(H2)/m3储氢材料综述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储氢材料综述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1) 可得到高纯氢，提高氢的附加值储氢材料综述82.1 体积比较体积比较储氢材料综述92.2 氢含量比较氢含量比较0123450123454.2wt%Carbon n

3、anotube(RT,10MPa 氢压)3.6wt%1.8wt%1.4wt%Hydrogen storage capacity (wt%) LaNi5H6 TiFeH1.9 Mg2NiH4 Hydrogen storage capacity (wt%) per weight储氢材料综述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 纳米材料储氢材料综述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/2H2MHx + H 储氢材料综述12Position for H occupied at HSM Hydroge

4、n on Tetrahedral Sites Hydrogen on Octahedral Sites储氢材料综述133.1 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/锆系储氢材料综述14稀土镧镍系储氢合金稀土镧镍系储氢合金v 典型代表：LaNi5 ,荷兰Philips实验室首先研制v 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v 经元素部分取代后的MmNiCoMnAl(Mm混合稀土，主要成分La、Ce、Pr、Nd)广泛用于镍/氢电池储氢材料综述15PCT curves of LaNi5 alloy 储氢材料综述16钛铁系典型代表：TiF

5、e，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储氢材料综述17PCT curves of TiFe alloy TiFe(40 )储氢材料综述18TiFe alloyCharacteristics: v two hydride phases;v phase (TiFeH) & phase (TiFeH )v + 1/2H2v + 1/2H2 储氢材料综述19镁系典型代表：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（250300 ）放氢动力学性能较差改进

6、方法：机械合金化加TiFe和CaCu5球磨，或复合jjkkl储氢材料综述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TiMnH2.5 日本松下（1.8）TiZrMnVCr活性好用于：氢汽车储氢、电池负极Ovinic 储氢材料综述21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(LiAlH4在TiCl3、 TiCl4等催化下180 ，8MPa氢压下获得5的可逆储放氢容量)储氢材料综述22金属配位氢化物的的主要性能储氢材料综述233.3碳纳米管（CNTs）1991年日本NEC公司Iijima教授

7、发现CNTs储氢材料综述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照片储氢材料综述25纳米碳管吸附储氢：Hydrogen storage capacities of CNTs and LaNi5 for comparison (data deternined by IMR，RT，10MPa)储氢材料综述26纳米碳管电化学储氢开口多壁MoS2纳米管及其循环伏安分析循环伏安曲线储氢材料综述27纳米碳管电化学储氢储氢材料综述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储氢材料综述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 1157mAh/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5