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氢能上传版讲义
3、金属氢化物储氢 通俗的讲就是利用金属氢化物的特性,调节温度与压力,分解并放出氢气而本身有被还原到金属的原理利用金属氢化物的方法储氢,比压缩氢气和液化氢气都方便的多。 4、有机化合物储氢 有机化合物储氢是一种利用有机化合物的催化加氢和催化脱氢反应储放氢的方式。有些有机化合物可作为氢气载体,其储氢率大于金属化合物,而且可以大规模远程输送,适用于长期性的储存和运输,也为燃料电池汽车提供了良好的氢源途径。例如苯和甲苯的储氢量分别为7.14%和6.19%氢化硼钠(NaBH4)、氢化硼钾(KBH4)、氢化铝钠(NaALH4)等络合物通过加水分解反应可产生比起自身含氢量还多的氢气,如氢化铝钠在加热分解后可放出总量高达7.4%的氢。这些络合物是很有发展前景的的新型储氢材料,但是为了使其能得到实际应用还需探索新的催化剂或将现有的钛、锆、铁催化剂进行优化组合以改善材料的低温放氢性能,处理好回收再生的循环系统。。 理论上,苯及其衍生物都可以作为有机储氢化合物,且所含苯环越多,单位储氢量越大。 + 3H2 催化剂 氢的运输 四、氢能的应用技术 1、概述 氢气除作为化工原料以外,还用作燃料,主要使用方式是直接燃烧和电化学转换。氢能在发动机、内燃机内进行燃烧转换成动力,成为交通车辆、航空的动力源或者固定式电站的一次能源;应用燃料电池将氢的化学能量通过化学反应转换成电能。燃料电池可用作电力工业的分布式电源、交通部门的电动汽车电源和微小型便携式移动电源等。目前专门以氢气为燃料的燃气轮机正在研发之中,氢内燃机驱动的车辆也在示范阶段,氢和天然气、汽油的混合燃烧技术已有示范工程。不同种类的燃料电池处于不同的发展阶段。 燃气轮机应用范围越来越广,目前在以下几个领域已大量采用燃气轮机: (1)航空领域。由于燃气轮机小而轻,起动快,马力大,因此在航空领域中已占绝对优势。 (2)舰船领域。目前燃气轮机已在高速水面舰艇、水翼艇、气垫船等中占压倒优势,在巡航机、特种舰船中得到了批量采用,海上钻采石油平台也广泛采用燃气轮机。 (3)陆上领域。在发电方面,燃气轮机主要用于尖峰负荷应急发电站和移动式电站。 2、燃气轮机的应用领域 早在第二次世界大战期间,氢即用作A—2火箭发动机的液体推进剂。 氢能航空航天 1960年液氢首次用作航天动力燃料。 1970年美国发射的“阿波罗”登月飞船使用的起飞火箭也是用液氢作燃料。现在氢已是火箭领域的常用燃料了。 3、内燃机中的应用 略略略 重要的事情说三遍 现今的燃料电池之星是本田FCX Clarity,它使用的是氢燃料电池。 氢能汽车 宝马氢能7系选择了和本田不同的道路,它使用的是氢燃料内燃机 4、 燃料电池技术 燃料电池是氢能利用的最理想方式,它是电解水的逆反应。半个多世纪以来,许多国家相继开发了第一代碱性燃料电池(AFC),第二代磷酸型燃料电池(PAFC),第三代熔融盐燃料电池(MCFC),第四代固体氧化物燃料电池(SOFC),第五代质子交换膜燃料电池(PEMFC)。 燃料电池的特点 能量转换效率高 减少污染 特殊场合使用 高度的可靠性 燃料电池的比能量高 辅助系统 碱性燃料电池 碱性燃料电池(AFC)是最早获得应用的燃料电池。通常用氢氧化钾或氢氧化钠为电解质,导电离子为 OHˉ ,燃料为氢。 阳极反应:H2+2OHˉ 2H2O+2eˉ 标准电极电位为-0.828V 阴极反应:0.5O2+H2O+2eˉ 2OHˉ 标准电极电位为0.401V 总反应:0.5O2+H2 H2O 理论电动势为-1.29V 磷酸型燃料电池 阳极反应:H2 2H++2eˉ 阴极反应:O2+4H++4eˉ 2H2O 电池总反应为电解水的逆过程2H2+O2 2H20 熔融碳酸盐燃料电池 阴极反应:O2+2CO2+4eˉ 2CO32- 阳极反应:2H2+2CO32- 2H2O+2CO2+4eˉ 电池总反应:2H2+O2 2H2O 固体氧化物燃料电池 O2+4eˉ 2O2- 2O2--4eˉ+2H2 2H2O 4O2--8eˉ+CH4 2H2O+CO2 电池总反应:2H2+O2
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