甲烷存储材料的研究进展_谢会芳

《甲烷存储材料的研究进展_谢会芳》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第35卷第3期大连大学学报Vol.35No.32014年06月JOURNALOFDALIANUNIVERSITYJun.2014甲烷存储材料的研究进展121,*2谢会芳，刘延纯，冯宝民，楚文玲（1.大连大学环境与化学工程学院，辽宁大连116622；2.中国科学院大连化学物理研究所催化基础国家重点实验室，辽宁大连116023）摘要：天然气（主要成分甲烷）以其丰富的储量、低廉的价格以及良好的环保效应成为未来最具发展潜力的清洁能源。甲烷的存储是天然气作为车载能源应用的关键技术之一。本文分别介绍了几类存储甲烷材料，包括分子筛、多孔

2、碳材料、金属-有机骨架化合物的功能特点以及近年来储甲烷材料的研究进展，并指出了储甲烷材料的发展方向。关键词：甲烷存储；分子筛；多孔碳材料；金属-有机骨架化合物中图分类号：O647.3文献标识码：A文章编号：1008-2395(2014)03-0043-08收稿日期：2014-04-15作者简介：谢会芳（1988-），女，硕士研究生，研究方向：储甲烷材料。通讯作者：冯宝民（1975-），男，教授，博士，研究方向：天然药物化学。下是以气体形式存在的，体积能量密度是0.03800引言[2]MJ/L，仅为汽油（34.8MJ/L）的

3、0.11%。天然气汽车的发展所面临的最大技术障碍是缺乏安全、经济、天然气作为一种重要的优质清洁能源，对于改善高容量的车载天然气储存系统。我国能源结构、缓解石油市场日益紧张的供应关系、目前，天然气的储存主要采用液化天然气(liquid保护生态环境、实现国民经济和社会的可持续发展具naturalgas，LNG)，压缩天然气(compressednaturalgas，有重要作用。随着天然气在能源领域所占比重的日益CNG)和吸附天然气(adsorbednaturalgas，ANG)三种提高，天然气汽车因其节能减排的突出效果备受世界

4、[1]方式。各国的关注。与汽油相比，车用天然气无粉尘排放，吸附天然气技术的突出优势是经济性好、使用方并可减排90%CO、90%SO2、72%碳氢化合物，便、安全性高。目前围绕天然气吸附技术的研究主要39%NOx和24%CO2；而且车用天然气每百公里耗用集中在开发高甲烷吸附量的天然气专用吸附剂，其中燃料的费用约为汽油的60%～75%。由此可见，发展研究较多、性能较好的甲烷吸附材料主要有分子筛、天然气汽车对于解决环境问题和能源问题均具有重多孔碳材料以及金属有机框架化合物。下面分别对其要意义。然而，甲烷作为天然气的主要成分，其在

5、标功能特点以及储甲烷性能进行介绍。准状况(standardtemperatureandpressure，STP)条件表1甲烷不同储存方式的条件及性能温度压力密度相对密体积能量密优点缺点[3][3][3][3][2](K)(MPa)(g/mL)度度(MJ/L)LNG1130.100.4060022.2能量密度高工艺复杂、能耗高、保养费用高CNG298200.152309.20能量密度较高储罐自重大、操作费用高ANG2983.50.132009.20-12.5经济、安全、使用方便储量较低Gas2980.100.006501.0

6、00.0380------------44大连大学学报第35卷[8]1甲烷吸附材料的研究现状吴华伟等发现，磷酸铝分子筛的孔径和孔道结构对其甲烷吸附性能有着显著影响。尽管AlPO-5分1.1分子筛子筛的孔径(0.73×0.73nm）接近甲烷吸附的最佳孔[9]径，但由于其直孔型孔道结构，使其甲烷存储性能分子筛是一系列具有规整性孔道结构、孔径为分明显低于具有笼型孔道结构的SAPO-34分子筛（0.38子水平且分布均一的硅铝化合物。每一类分子筛都具×0.38nm）。由此可见，新型储甲烷分子筛材料的开有其特定尺寸、形状的孔道结构，被

7、广泛用作气体吸发不仅要考虑其孔径大小，还需要考虑其孔道结构。附和分离材料。对吸附天然气技术而言，分子筛是有尽管分子筛最早被用作吸附存储天然气材料，但记载的首次用作吸附剂的多孔材料。早在1985年，[4]大量研究发现，分子筛材料对甲烷的储存能力较差，Stockmeyer就已经获得了关于使用吸附甲烷技术的远远不能达到车载天然气存储的DOE商用目标。这甲烷燃料汽车的专利，其中的实验数据显示，当将2可能与分子筛材料本身较低的比表面积（<1000m/g）CaX分子筛压缩至0.8g/mL时，在常温，9.1bar下以及表面强的亲水性有关

8、。此外，分子筛较大的晶体能获得150V(STP)/V的甲烷吸附量。[5]颗粒容易导致填料时形成对吸附甲烷无效的粒间空研究发现，分子筛的比表面积、孔容、孔径、隙，导致低的甲烷体积存储容量。笼型结构和表面电荷对材料的储甲烷性能影响很大。[6]Sun通过蒙特卡洛模拟、3-D模型计算以及实验发1.2多孔碳材料现