但是,氢气密度较小且活泼性强,氢气存储存在一定的技术难度。氢在正常情况下都是气体形式,同时还存在容易燃烧和爆炸以及容易扩散的问题,在实际应用中需要考虑氢气的储存和运输问题,以防止氢气泄漏而引发的安全事故。
因此,对于氢气的储存问题以及储氢材料的研究有非常重要的意义和良好的发展前景。
1。2 氢能源的研究及发展
进入二十一世纪以来,人们愈加发现现有的传统能源已经不能满足未来人类社会扩张式的发展。同时,现有的传统能源也在人类的不断开发下日趋枯竭。寻找并发现新能源成为新世纪人们需要做的头等大事。随着科技的发展,氢被人们认为是能够很好的一种新能源能够取代现有的传统能源。随着我国经济的不断发展,氢气设备不断转型升级,由原来的百吨级别已经提高到十万吨级别,尤其是最近一段时间的快速发展,现今我国的氢气产量年均能够超过一千万吨。
1。2。1 煤制氢
在我国,由于气候条件和地理条件的影响,能源总体状况为煤炭多氢气少,煤炭资源相对于能源总量高达百分之七十,年均产煤超过三十亿吨。利用煤炭制造氢气首先要使用煤气发生炉生产水煤气,其次还要脱硫除尘,然后经过变换获得变脱气,最后一步是利用PSA获得氢气。
1。2。2 天然气制氢
通过天然气生产氢气的步骤主要是在高温状态下天然气与水蒸气发生反应,或者是通过氧化方法获得水煤气,然后经过变换,最后利用PSA获得氢气。
天然气的蒸汽转化通过通过氧化剂也就是水蒸汽,使用镍作为反应的催化剂催化天然气生成一氧化碳,二氧化碳以及氢气。这个化学反应的过程需要吸收热量,因此需要外界提供热量,所提供的热量通过转化炉将燃料气获得。
通过催化剂镍的作用反应如下:
CH4+H2O→CO+3H2+Q
CO+H2O→CO2+H2+Q
PSA循环是通过吸附和再生,利用吸附剂的作用在加压过程中吸收某些气体成分,没有被吸附剂吸收的气体成分经过吸附器被排出,如果出现吸附剂被混合气体中的某些成分强吸附饱和的情况,那么就要进入再生循环,将吸附剂解吸或者脱吸。
在吸附器内获得解吸主要是通过在吸附过程中能够将杂质分压减小,通常在工业上我们可以改善的方式为:
(1)减小吸附器的压力
(2)吸附器处于真空环境
1。2。3 焦炉煤气制氢
焦炉煤气制氢技术首先是除去萘和焦炉气脱硫,去除焦油,苯,萘和硫化物后再使用压缩,然后在预处理中进一步纯化,输入在PSA过程中,获得氢气。
通过电解水制氢和甲醇,氨分解制氢,是获得工业氢气的重要途径。此外,氢气生产设备的生产能力是向着大型化和小型化,诸如有些大的制氢仪器获得氢气的能力可达到28万m3/h,而有些小的制氢仪器获得氢气的能力为200m3/h。[2]
1。3 储氢合金的发展
储氢合金的成分已经研究至今达到成千种。然而,符合业界的要求,具有实际应用的只有很少一部分。人们普遍认为,以氢储存,运输和使用作为储氢合金的主要目的有以下一些性能要求:
(1)获得氢气多。
(2)离解温度低;同时在高于室温的情况下可以获得氢气。比如:当用于驱动车辆的储氢材料,汽车散热器所产生的热水或者废气能够使储氢材料升温得以获得氢气。
(3)较快的吸放氢速度,同时操作简洁省时。
(4)反应生成热比较低(约为37。62kJ/mo1H2):在吸氢过程中存在热反应,因此要消除反应所产生的热,导致需要比较低的反应生成热。同时,在放氢过程中需要低的热量才能充分利用其余反应中热量