氢电池的研究进展

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1、氢电池的研究进展姓名：孙震学号：9901090094班级：粉冶试验0901老师：李笃信氢电池的研究进展摘要：介绍了储氢和制氢的技术，氢燃料电池的基本原理以及典型的氢电池——银氢电池，并对氢电池的未来做了展望。化石燃料一引发的温室效应和环境污染口趋严重，迫使清洁能源成为全世界开发和利用的研究热点，其中具有代表性的有风能喇汐能、太阳能、地热能等可再生能源。然而这些可再生能源发电系统由丁•运行的间歇性和地处偏远地区，使洁净、安全、高效方便的能源载体成为这些清洁能源利用的关键技术。电作为迄今为止最方便的洁净能源载体被广泛应用于全世界各个地区，尽管有吋发电用的化石燃料如煤、石油和天然气

2、并不是洁净能源。氮是另一种洁净能源载体，氮在燃烧或催化氧化后的产物为液态水或水蒸气，氢作为能源载体，相对于其它载体如汽油、乙烷和甲醇来讲，具有来源丰富、质量轻、能量密度高、绿色环保、储存方式与利用形式多样等特点，因此氢作为电能这一洁净能源载体最有效的补充，可以满足几乎所有能源的需要，从而形成一个解决能源问题的永久性系统。1氢的主要制取技术1.1电解水制氢这种方法是基于如下的氢氧可逆反应：H2+l/202-n20+AQ(3)分解水所需要的能量Ap是由外加电能提供的。为了提高制氢效率，电解通常在高压下进行，采用的压力多为3.0〜5・0MPao目前电解效率约为50%〜70%。由于电

3、解水的效率不高且需消耗大量的电能，因此利用常规能源生产的电能來大规模电解水制氢显然是不合算的。1.2从化石燃料中制氢这是过去及口前采用最多的方法。它是以煤、石油或天然气等化石燃料作原料來制取氢气。用蒸汽作催化剂以煤作原料來制取氢气的基本反应过程为：C+II20—~C0+II2(1)用天然气作原料、蒸汽作催化剂的制氢化学反应为：CII4+II2+3H2+C0(2)±述反应均为吸热反应，反应过程屮所需的热量可以从煤或天然气的部分燃烧中获得，也可利用外部热源。口从天然气大规模开采后，现在氢的制取有96%都是以天然气为原料。天然气和煤都是宝贵的燃料和化工原料，用它们來制氢显然摆脱不了

4、人们对常规能源的依赖。1.3热化学制氢这种方法是通过外加高温高热使水起化学分解反应来获取氢气。到目前为止虽有多种热化学制氢方法，但总效率都不高，仅为20%〜50%,而且还有许多工艺问题需要解决。随着新能源的崛起，以水作为原料利用核能和太阳能来大规模制氢已成为世界各国共同努力的目标。其屮太阳能制氢最具吸引力，也最冇现实意义。2氢的储存技术2.1吸附储氢目前，用于储氢的吸附剂主耍有：①分了筛；②一般活性炭；③比表面积高的活性炭；④新型吸附剂。前3种为常规吸附剂，吸附储氢能力以比表而积高的活性炭为最佳，一般活性炭次之。这里主要介绍常规吸附剂比表面积高的活性炭,单-位质量表面积比常规

5、活性炭大得多，吸附储氢性能也较常规活性炭优越（用KOH处理过的AX-21,其BET面积超过3000平方米/g,而常规活性炭仅为700-1800平方米/g）o在适度压力（一般小于6.0MP3）、低温（77-150K）卜，活性炭吸氢量随温度的降低而急剧增大。比表而积高的活性炭通过MACS处理，即表而酸性（一般用NaOH）和金属（Pd）改性处理，其吸附储氢能力至少可提高20wt%o活性炭吸附储氢性能与储氢的温度和压力密切相关：一般来说，温度越低，压力越高，储氢量越大。比表面积高的活性炭与常规活性炭相比，其体积密度普遍较小，若同时考虑体积因素，其储氢量也只比常规活性炭大25%。因此，

6、在对活性炭进行MACS处理的同时也应采取措施，提高其休积密度。改变体积密度对储氢性能的影响效果往往是表面改性的2倍。据报道，活性炭吸附储氢的最佳性能值在77K吋己达5.3wt%（0.64H/C）o值得一提的是，这种储氢更应注意氢的脱附状况，仅用单位重量储氢量來评估系统的经济性是不全面的。装设活性炭的储氢器，150K时的残留氢是300K时的2倍，80K时为300K时的4倍。杂质气体对活性炭的吸氢性能影响很大，口往往只能通过真空加热来复活。将氢预冷至150K以下后，活性炭吸附储氢性能和高压储氢在此温度下的性能相差不大，这是活性炭储氢未受重视的重要原因。增人活性炭比表面积时还须考虑

7、强度问题，以防粉化。使用容量比率（UCR,即在某工作压力卜•装设活性炭的储氢器可供氢量与未装设活性炭的储氢器可供氢量的比值）来评价英经济性较为客观。活性炭吸附储氢较适用于大规模储氢系统。当前在此方面的研究主要有：适宜氢气储存、成本较低的表面改性；提高体积密度以提高其储存经济性；改善吸脱附件能。具体的工程应用是作为汽车燃料的低压储氢系统。2.2液化储氢常压下，液氢的溶点为20K、气化潜热为921kJ/kmol。常温、常压下液氢的密度为气态氢的845倍，液氢储存的体积能量密度比压缩储存高好儿倍。液氢的热值高