同时,氢能源还具有便于开发的特点。氢能源与传统能源相比,氢能源作为一种新型能源有着很多传统能源不具备的的利用形式。而其中,作为传统能源不具备而氢能源具备的最典型利用形式,是氢能源利用在燃料电池中。同时,氢能源的开发使用技术非常简单,只需将现有的使用煤和石油等传统能源的技术稍加改进,就可以得以运用,还可以稍加改变做成固态氢用作结构材料。
而且,氢能源与传统能源相比,氢能源具有很高的利用率,避免了内燃机的噪声污染以及环境污染,具有很高的利用率。作为一种新型能源,氢能源还具有方便储存、运输的特点,从而减轻燃料自重,进而总体提高能源的利用效率。文献综述
21世纪以来,欧盟,美国,中国各个国家都重视氢能的开展与利用,根据各自的国情制定了氢能发展计划,而且我国政府也积极的投入屋里人力财力投入氢能源的研究,并取得不错的成绩,相信我国在不久的将来,在新能源上将走在世界前列。而且1965年美国首先研制液氢发动机以来,美国相继研制成功了各种类型的以氢能源作为燃料的喷气式和火箭式发动机。同时美国的航天飞机已成功使用液氢做燃料。而且在我国的航空航天事业上,我国长征2号、3号也使用液氢做燃料[2]。铁路机车、汽车所使用的能源,也逐渐由传统的能源向新型的氢能源发展过度。与此同时,氢能源因为其重量轻,释放能量效率高,无污染等优良特点,氢能源被广泛在无人机上使用,已经成为行业潮流。相信,广泛使用氢能源的时代不久将会全面到来。
1.2硼氢化钠水解制氢技术发展
随着经济的速速发展,煤炭、石油、天然气等传统能源日益枯竭,而氢能源作为地球上最主要的二次能源,具有上述储存丰富、无毒无害、高效方便的特点,吸引广大科研院校,科研院所的注意。近年来,随着人类不断重视,氢能源的制造,储存得到迅速发展。尤其是制氢技术,在近十年取得非常大的成果,被广泛应用于无人机、燃料电池等新兴产业,新兴产品领域,起到重要作用。而在各种制氢技术中,硼氢化钠水解制氢技术,因其产氢速率快,产氢效果好,产生的氢气纯度高等优势,成为该技术的重点课题,一直备受好评。与此同时,广大科研学者在现有的技术基础上,加强调查学习,加强探索研究,通过改变任何一个可能影响制氢速率的条件,进而研究影响硼氢化钠水解制氢的条件,得到硼氢化钠水解制氢系统的最优条件。
其实, Schlesinger[3] 等最早意识到硼氢化钠可作为氢气来源的潜在价值, 他们在20 世纪50 年代初就对硼氢化钠水解开展了大量的研究。通过研究发现,发现在催化剂存在下,硼氢化钠在碱性水溶液中可水解产生氢气和水溶性亚硼酸钠,反应如下:
NaBH4 + 4H2O NaB(OH) 4 + 4H2 ↑+ 210kJ
25℃标准状态下,式(1)中各反应物及生成物的焓分别为- 188.61 kJ(NaBH4),- 571.66 kJ(2H2O),- 977.0 kJ(NaBO2)和0 kJ(4H2),即该反应过程的焓变为- 217 kJ,是放热反应。如果没有催化剂,上述反应也能进行,其反应速度与溶液的pH值和温度有关。
通过硼氢化钠水解化学方程式得到硼氢化钠制氢有以下优点:
(1) 氢含量高。首先,NaBH4本身的储氢量为10.6wt%,其氢含量与其他化合物相比含有非常丰厚的氢,而且,当处于饱和状态时候,由于饱和时其水溶液浓度可达35%,而此时的储氧量达到7.4wt%、
(2) 产氢纯度高。通过反应的化学方程式,产生的氢气纯洁,不含有其他杂质,便于氢气制取与使用。
(3) 反应条件简单,易控制。首先,我们认识到温度对于水解硼氢化钠制氢系统的制氢反应有着很大的影响,通过实验指导,硼氢化钠水解在恶劣低温,或者高温下都可以发生反应,都可以进行,不需要外部提供额外能量他的反应条件简单,可以很好地满足需要,而且通过实验总结,氢气产生的量和速度,还与氢氧化钠浓度、硼氢化钠浓度、溶液温度以及催化剂温度有关,反应条件简单,而且便于控制。