材料化学论文储氢材料的研究进展.doc

中南大学 材料化学论文 题 目 储氢材料的研究进展 学生学号 学生姓名指导教师 学 院 专业班级 指导老师 李笃信 储氢材料的研究进展 【摘要】氢能作为一种新型的能量密度高的绿色能源, 正引起世界各国的重视。储存技术是氢能利用的关键。储氢材料是当今研究的重点课题之一, 也是氢的储存和输送过程中的重要载体。本文综述了目前已采用或正在研究的储氢材料, 如金属( 合金) 储氢、碳基储氢、有机液体储氢、络合物储氢、硼烷氨储氢等材料, 比较了各种储氢材料的优缺点, 并指出其发展趋势。 【关键词】储氢材料; 金属(合金)储氢;碳基储氢;有机液体储氢;络合物储氢;硼烷氨;MOFs;综述。 【Abstract】 As a new type of green energy with high energy density, hydrogen has attracted extensive attention on research and applications all over the world.Consequently, hydrogen storage materials, which are important carriers in hydrogen storage and transport , are one of the hot research topics nowadays. We reviewed the widely used o r under-research hydrogen storage materials such as metal ( alloy) hydrides, carbon hydrides,organic liquid hydrides, complex hydrides, and ammo nia-borane ( NH3BH3 ) . T he advantages and disadvantages of various hydrogen storage materials are compared. T he trend o f the hydrogen storage materials is also highlighted. 【Key words】hydrogen storage materials; metal ( alloy ) hydrides; carbon hydrides; organic liquid hydrides; complex hydrides; ammonia borane; MOFs; overview 1 引 言 氢能作为一种储量丰富、来源广泛、能量密度高的绿色能源及能源载体, 正引起人们的广泛关注。氢能的开发和利用受到美、日、德、中、加等国家的高度重视, 以期在21 世纪中叶进入/ 氢能经济( hydrogen economy )0时代。氢能的利用需要解决三个问题: 氢的制取、储运和应用, 而氢能的储运则是氢能利用的瓶颈。氢在正常情况下以气态形式存在、密度最小、且易燃、易爆、易扩散, 这给储存和运输带来很大困难。当氢作为一种燃料时, 必须具有分散性和间歇性使用的特点, 因此必须解决储存和运输问题。储氢和输氢技术要求能量密度大( 包含质量储氢密度和体积储氢密度) 、能耗少、安全性高。当氢作为车载燃料[ 1] 使用( 如燃料电池动力汽车) 时, 应符合车载状况的要求。对于车用氢气存储系统, 国际能源署( IEA ) 提出的目标质量储氢密度大于5w t%, 体积储氢密度大于50kgH2 / m3 , 并且放氢温度低于423K, 循环寿命超过1000次; 而美国能源部( DOE) 提出的目标是到2010 年质量储氢密度不低于6w t%, 体积储氢密度大于45kgH2 / m3 ; 到2015 年上述指标分别达9w t%和81kg H2 /m3 ; 到2010 年车用储氢系统的实际储氢能力大于3. 1kg( 相当于小汽车行使500km 所需的燃料) 。图1给出了目前所采用和正在研究的储氢材料的储氢能力对比。 综合考虑质量、体积储氢密度和温度, 除液氢储存外, 还没有其它技术能满足上述要求。因此, 高容量储氢系统是储氢材料研究中长期探索的目标, 也是当前材料研究的一个热点项目。为此, 新型高容量储氢材料研究作为我国关键基础科学问题, 被列入2009 年重点基础研究发展计划。从目前发表的文献资料看, 储氢材料尚无明确的、公认的分类方法。本文主要介绍金属( 合金) 储氢材料、碳质储氢材料、有机液体储氢材料、络合物储氢材料及硼烷氨储氢材料等储氢材料的研究现状及趋势。 2 金属( 合金) 储氢材料 金属( 合金) 储氢材料是