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2006-9-13 第三章 氢能和燃料电池 Hydrogen Energy and Fuel Cell 北京科技大学热能工程系 Thermal Energy Engineering Department, The University of Science and Technology Beijing 1. 概论 13. 燃料电池2. 氢简介 14. 氢内燃机3. 水制氢 15. 燃料电池和交通工具 4. 化石能源制氢 16. 家庭及微型燃料电池5. 生物质制氢 17. 氢的安全6. 其他制氢方法 18. 氢能与材料7. 氢的纯化 19. 迎接氢能经济时代8. 太阳能-氢能系统9. 氢的储存10. 碳材料储氢11. 氢的输运与加注12. 核聚变 （K、Ca、Na、Mg、Al）嫁给那美女 （Zn、Fe、Sn、Pb、H）心体需先清 （Cu、Hg、Ag、Pt、Au）统共一百斤 Thanks for Your Attention !! 3.9 氢的存储 3.9.3 氢存储研究发展方向 １）高压储氢技术 已经有３５０MPa的储氢罐商品，７００ＭＰａ的储氢罐样品也成功面世。 ２）新型储氢合金 Mg基储氢材料，储氢容量大，价格便宜，无污染，是以后的研究重点，要攻克的技术难题主要是吸放氢温度过高，抗腐蚀能力等。 　　Ti基储氢材料也受重视，成本低，较大的储氢量，优异的平台。 　　国内，有色金属研究总院，浙大，南大、上海冶金所研究方面较有建树 ３）有机化合物储氢 　　苯、甲苯、环己烷等是较理想的液态储氢载体。 　　有机物储氢密度高，储氢量大，苯理论量为7.19%,甲苯6.67%。 3.9 氢的存储 3.9.3 氢存储研究发展方向 ４）碳凝胶（carbon aerogels） 　　类似于泡沫塑料的物质，特点：超细孔，大表面积，并有一个固态的基体。8.3ＭＰａ下储氢3.7％(wt)。 5）玻璃微球（glass microspheres） 玻璃态化结构属非晶态结构材料，将熔融液态合金急冷获得。 　　例如Zr36Ni64等，优点：反复吸放氢不会粉末化，比晶态材料吸氢量多。 ６) 氢浆储氢(Hydrogen Slurry Storage) 　　氢浆：有机溶剂与金属储氢材料的固－液混合物， 　　优点：固液可用泵输送，传热性能改善，避免合金粉末化和粉末飞散，工程放大设计方便。 ７）冰笼储氢(Ice Cage Storage) 　　压力足够大时，氢气可以成对或４个一组被装进冰笼中，氢和冰在２０００atm，－２４℃ ，就融合成“笼形物”(六方体)。 ８）层状化合物储氢 　　受纳米管储氢的启发，利用其他的硼等层状物来储氢。 3.10 碳材料储氢 3.10.1 活性炭储氢 1）活性炭储氢 　　1980年活性炭发现活性在65K和4.15MPa时下，可获得5.2％的吸氢量。 　　2000年，Orimo发现液氮下，某些石墨可以吸附7.4％的氢。 　　2000年，天津大学周理教授开发一种活性炭复合物理方法，77Ｋ、6MPa下可获得10.8％的储氢量。 ２）活性炭储存天然气 目前北京市天然气的存储压力为20 MPa，而采用活性炭的吸附存储压力可大大降低，约为3.5 MPa 。 目前最具存储潜力的是活性炭纤维，它的优点有：总表面积大及微孔丰富；吸附和解吸速度快；通气性佳，低粉尘、量轻，容易制成各种形状。 3.10 碳材料储氢 3.10.2 纳米碳储氢 1）纳米碳的发现 　　１９８５年Carl, Smalley, Kroto发现C60,富勒烯或巴基球。 　　 　　1991年Iijima发现碳纳米管 ２）纳米碳管的制备方法 a. 电弧放电法 b. 激光蒸发法 　　c. 化学气相沉积法 　 d. 火焰法 管间距0.34 nm DH2=0.23 nm 3.10 碳材料储氢 3.10.2 纳米碳储氢 ３）纳米碳的处理 　　纳米碳生产过程中伴随着无定形碳微粒、无定形碳纤维、石墨微粒及金属颗粒 　　气相氧化法或液相氧化法除去杂质。 ４）纳米碳储氢 推测毛细作用导致吸氢。 Dillon对10%SWNT的炭灰吸氢，在133K，0.04MPa条件下，储氢量