天然气和氢气吸附储存吸附热研究现状.PDF

第 25 卷 　第 2 期 太　阳　能　学　报 Vol 25 , No 2 2004 年 4 月 　　　　　　　　　　　　　 ACTA ENERGIAE SOLARIS SINICA 　　　　　　　　　　　　　 Apr. , 2004 文章编号 :(2004) 天然气和氢气吸附储存吸附热研究现状 张　超 , 鲁雪生 , 顾安忠 (上海交通大学制冷与低温工程研究所 , 上海 200030) 摘 　要 : 吸附热效应是天然气 —氢气吸附储存投入工程应用的又一大障碍 , 吸脱附过程当中的放热、吸热现象极大地 降低了吸附系统的动态储存量。在常温快速充气时 , 床层有较大的温升 ; 在常温快速脱附时 , 床层中心的温度大幅度 下降 , 极大的增加了甲烷残存量。该文综述了前人针对吸附热问题在实验上的研究 , 总结了前人提出的各种吸附热问 题的解决方案 , 并对新的研究方向进行了探索。 关键词 : 吸附热 ; 天然气吸附 ; 氢气吸附 ; 吸附储存 中图分类号: T K512 　　　文献标识码 : A 联合碳化物公司 (Union Corbide Corporation) 资助 0 　前　言 的N YSERDA (New York state energy research and 天然气 、氢气以其热值高、污染物排放少的优 development authority) 和 N YGAS (New York gas 点受到了人们的青睐。如何安全、经济、有效的储 group ) 联合组织和A GLAR G (Atlanta gas light ad 存这些气体燃料还是一个没有解决的课题。目前较 sorption research group ) 国际合作组织一直致力于 热门的研究话题是利用高比表面活性碳、碳纳米管 吸附法储存天然气汽车燃料技术的研究 , 他们的主 和碳纳米纤维吸附储存天然气和氢气 , 但是目前还 要工作之一就是研究吸附热对储气能力的影响及降 远远没有达到能实用的地步。原因之一是没有一种 低吸附热影响的储气技术[4 ] 。本文对该方面研究 吸附剂材料能达到实用的能量密度要求 ; 之二是还 工作进行了总结 , 并展望下一步的研究动态。 没有一种方法很好的解决吸脱附过程当中热效应的 1 　实验和理论的研究 问题。 吸脱附过程是一个放热 - 吸热过程 , 任何速率 早在 1986 年 , Remick 等[5～7 ] 就对天然气吸附 的吸附或脱附过程都伴随着吸附系统温升 - 温降现 储存系统的吸附热现象进行了实验上的研究。 象的发生。周理[1 ] 利用 AX21 活性碳进行了吸附 Remick 利用容积 1L 的储气瓶、内装储存容量为 储存天然气和氢气的研究 , 得出 AX21 活性碳吸 100 V/ V (标准状态下吸附气体的体积/ 吸附储罐 附储存天然气的平均吸附热为 165kJ / mol , 吸附 ) ( 的容积 的颗粒活性碳。常温下快速充气时 0 ～ 储存氢气的平均吸附热为 64kJ / mol [2 ] 。吸脱附的 35MPa) , 床层温升达 80 ℃, 储存容量比等温存 热效应对吸附系统的吸附过程和脱附过程有很大的 储量减少 25