储氢能源材料的应用.doc

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1、储氢材料的应用氢能作为一种新型的能量密度高的绿色能源正引起世界各国的重视。储存技术是氢能利用的关键。未来储氢材料的应用领域十分广阔。在燃料电池、氢气汽车等领域的更引起人们的广泛关注。1.高性能充电电池一镰氢电池稀土储氢电池是一种新型的化学电源（Ni/MH），也被称为镰氢充电电池,它具有比容量高、可快速充电、无记忆效应、无污染、寿命长等显著优点，是充电电池（又称二次电池）家族屮引人注FI的新秀。1983年出现的Ni/MH二次电池，这是一种以氧化制或多孔金属傑）为正极，以LaNi5型储氢合金为负极，用KOH作电解液的二次

2、电池。LaNi5在碱液中作为一种可逆的氢电极,通过电化学反应大量的吸收和解吸氢气，由金属氢化物负极与银正极构成的二次电池己实现充、放电，反应过程屮不发生活性物质的沉淀和溶解，从而也不消耗和产生水。储氢合金是20世纪60年代末发现的一类具有高储氢密度的功能材料，已广泛应用于各行业。由于对高性价比二次能源的需求日益紧迫，开发新一代高性能储氢电极材料己势在必行。碳纳米管（CNT）是继C60之后该系列的乂一•储氢材料，由于其具有高的表而比、低密度和独特的屮空结构，碳纳米管作为储氢载体引起了全球广泛关注。近年來，我国汽车拥有量

3、的猛涨，汽油消费强劲。2009屮国汽车产销超过1350万辆，屮国开始成为第一汽车大国。2012年屮国的汽车产销量均超过1900万辆，继续保持世界第一。我国2012年末全国民用汽车保有量达到12089万辆，其上涨空间还很大。2•氢气汽车汽油的消耗主体是汽车。屮国每天大约消耗540万桶石油。其屮汽油占26%,中等提炼油（包括柴油，喷气机燃料和煤油）占33%,燃料石油占12%o然而,我国的油气资源储量和产量明显不足。尤其是石油资源，2010年，我国共消耗石油4亿多吨，其屮，进口2.1亿吨，对外依存度已超过50%,能源形势非

4、常严峻。与此同吋，我国多地区出现雾霾天气，汽车尾气排放被认为是造成这一恶劣天气的元凶之一。这些都迫切需要我们改善我们的能源结构，减少对石油的依赖。而氢气以其热值高，燃烧后是水无污染，来源广泛等优点越来越引起人们的注意。因此，人们希望研究出以氢气为燃料的汽车。但是氢能源在汽车上的应用面临i个严重的问题，即贮存问题。由于氢原子是所有原子屮原子半径最小的，致使氢原子可能从贮存材质的原子间隙或缺陷逸出，现在一般都用一种钢制的耐高床容器一一氢气瓶来贮存氢气。瓶里的氢气即使加到150个大气丿玉，所装氢气的重量也不到气瓶重量的1/

5、100,而且还有爆炸的危险。显然，这种贮存方法对于在工业上和生活上大量使用氢气是不合适的。现在发现有些金属具有捕捉氢的能力，这类金属叫做贮氢金属。它们在一定的温度和比平衡分解压高的压力下能够大量吸收氢气，一•个金属原子可以与两三个乃至更多个氢原子结合，形成金属氢化物。以后，当我们把这种金属氢化物加热时，它又会发生分解而放出氢气。从理论上讲，相为于氢气瓶重量1/3的某些金属，就能〃吸收〃与氢气瓶贮氢容量相当的氢气，而它的体积却不到氢气瓶体积的l/10o这使氢气汽车的实现成为了可能。氢气汽车不论在科研领域还是在汽车市场上

6、都是一个新兴的热点。氢气可以从电解水、煤的气化屮大量制取，而且不需要对汽车发动机进行大的改装，因此氢能汽车具有广阔的应用前景。推广氢能汽车需要解决三个技术问题：大量制取廉价氢气的方法，传统的电解方法价格昂贵，且耗费其他资源，无法推广；解决氢气的安全储运问题；解决汽车所需的高性能、廉价的氢供给系统。H前随着储氢材料的研究进展，可以为氢能汽车开辟全新的途径。n前氢气汽车分为两种,氢内燃车(HICEV)是以内燃机燃烧氢气及空气11＞的氧产生动力，推动的汽车。常见的供给系统有三种，气管定吋喷射式、低压缸内喷射式和高压缸内喷射

7、式。而氢燃料电池车(Fuelcellvehicle-FCEV)是使氢或含氢物质及空气屮的氧通过燃料电池以产生电力，再以电力推动电动机，由电动机推动车辆。氢燃料屯池更高效，减小了氢气损失和热量散失。氢气燃料汽车的研究不断取得新进展，高速车辆、巴士、潜水艇和火箭已经在不同形式使用氢。2013年3月7日，韩国现代汽车将17辆途胜ix氢燃料电池车装载到货轮上，其屮15辆运往丹麦，2辆运向瑞典，这些车辆将于4刀正式交付使用。途胜ix氢燃料电池车搭载现代汽车单独开发的燃料电池系统和储氢系统。一次充电，可行驶594公里。3•总结今

8、后，不但汽车屮会使用储氢材料，大量使用燃料电池飞机、舰艇、宇宙飞船等运载工具也将使用储氢材料。因为银镉电池(Ni-Cd)中的镉有毒，使废电池处理复杂，环境受到污染。鎳氢电池与鎳镉电池相比，具有容量大、安全无毒和使用寿命长等优点。发展用储氢合金制造的银氢电池(Ni—MH),也是未来储氢材料应用的另一个重要领域。