在诸多新型能源中,氢是一种干净清洁的能源,能量密度高而且质量特别轻。存储量也很富裕、来源广泛、热值高、“爆发力”很强、品质纯洁、能量形式多、储存便捷、可以实现污染物的零排放等优点,得到了人们的广泛关注。让人类对能源的匮乏看到了希望。是从化石能源向可再生能源转换的重要发现。得到大量认可,并且提出用氢能取代碳氢化合物能源将是未来能源发展重要的趋势。
氢是一种容易燃烧而且点火所需能量很小的一种燃料。它的特点是具有间歇性和分散性。由于氢的化学性质具有活泼性和渗透能力,使它在含氧量大等一定条件下能够与许多种金属发生反应,以致导致金属组织的脆化,即氢脆,会经常导致储氢系统的泄露和管道容器破裂。所以,对氢气的储存和运输是目前研究的重点课题。找到一种合适的储氢材料和储氢装置已经成为急需解决的问题。
1。2氢的储存方式及应用简介
氢气储存分为物理储存和化学储存两大类。物理方法有:液体氢气储存、高压氢气储存、玻璃微球储存、地下岩洞储存、活性炭吸附储存等。化学储存法主要有:金属氢化物储存、有机液态氢化物储存、无机物储存、氧化铁吸附储存。
高压氢气储存方式是氢燃料汽车目前应用最多的储氢方式,高压氢气存储方式的储存系统基本与天然气汽车的燃料储存系统相类似。它储存和压缩氢气是通过高压气瓶来完成的。由于氢气自己本身的体积能量密度系数很低,当储存采用高压氢气瓶这种存储方式储存后,即使会有提高的现象产生,但是仍旧很低。对储氢气瓶压力的需求从中压储存转向高压储存。即30Mpa左右到70Mpa左右的转变。普通的大气压只有0。1Mpa,所以高压储氢罐的压力最高可以高达到大气压力的700倍。一旦储气瓶的存储金属产生疲劳应用发生疲劳失效或者储气瓶产生裂痕,产生的后果难以想象。同时,金属还会在一些特定情况下增大了金属材料的脆性,产生“氢脆”现象,增大了金属材料的脆性,使材料受损的几率大大增加。从而降低了金属材料的寿命。
70Mpa的高压储氢的问题越来越严峻,引起国内外的大量关注和讨论,为了解决这个问题,国内外开始研究纤维缠绕式的高压氢气瓶。加拿大和美国都已经成功的研发了70Mpa用于车载的储氢气瓶,处于领先国际的地位。同时,还针对纤维缠绕式储氢气瓶制定了相关的技术标准,如:欧盟的ENI2245,美国的D0T-CEFFC,ISO11439等一系列标准。并且,对于高压储氢气瓶的充氢过程也出现了许多难题。在氢气的罐装过程中需要复杂的罐装设备,不仅消耗的时间长,还会产生一定的氢气损耗,并具有一定的危险。总之,高压储氢是一种繁杂的储氢方式,不利于氢的应用,运输,普及和推广。文献综述
通过利用超低温技术把液化状态氢气储存起来的方法就是低温液态储氢,从而实现氢气的储存。通常情况,氢气的液化温度在-253℃的环境里,临界温度在-240℃左右,氢会在比临界温度高的环境中就会以氢气的状态存在。让氢气液化所需做的机械功为3。23kw/kg,1kg质量的氢气在实际液化过程中,通常会使用15。2kw的电能,容器必须具有极高的绝热性能才能保证氢气的安全正常的液化。在低温液化储氢系统的实际工作过程中会无可避免的发生液氢蒸发泄露等问题,即不安全也不便捷。但是,液化储存方式比高压储存氢气的方式在体积和密度上还是具备一定的优势。
物理吸附以采用活性炭和碳纳米管吸附作为主要原理来储存氢气。在低温度情况下,活性炭吸附储氢具非常好的储存氢气的性能。但是在正常环境温度下,储氢性能并不是很好。并且,虽然碳纳米管在储氢方面表现出优异的特性,但是,价格昂贵,花费很多,产量有限,制备过程麻烦费力。所以影响了其在储氢系统的应用。