儲(chǔ)氫材料綜述ppt課件

.,1,儲(chǔ)氫材料研究概況,.,2,目錄,儲(chǔ)氫材料的要求儲(chǔ)氫材料的分類小結(jié),.,3,儲(chǔ)氫材料的要求,單位質(zhì)量、單位體積吸氫量高不易于空氣中的氣體反應(yīng)用于儲(chǔ)氫時(shí)生成熱小反復(fù)吸放氫時(shí)粉化傾向小成本低,.,4,儲(chǔ)氫材料分類,物理方式儲(chǔ)氫化學(xué)方式儲(chǔ)氫,.,5,物理方式儲(chǔ)氫,活性炭、碳納米材料等利用物理吸附儲(chǔ)氫?；钚蕴克铚囟鹊?研究的重點(diǎn)是提高儲(chǔ)氫溫度。碳納米材料碳納米材料包括碳納米纖維、碳納米管和石墨烯等。碳納米纖維吸氫量可達(dá)5wt%10wt%。碳納米管分為單壁碳納米管和多壁碳納米管，純單壁碳納米管的常溫儲(chǔ)氫容量高達(dá)5wt%10wt%。缺點(diǎn)是成本過(guò)高。,.,6,化學(xué)方式儲(chǔ)氫,金屬（合金）儲(chǔ)氫材料絡(luò)合氫化物儲(chǔ)氫材料,.,7,金屬（合金）儲(chǔ)氫材料,金屬（合金）儲(chǔ)氫材料與氫反應(yīng)：,M金屬或者合金吸氫放熱，放氫吸熱由P-C-T曲線圖可知，反應(yīng)進(jìn)行的方向取決于溫度和氫壓力。,P-C-T曲線圖1,.,8,金屬（合金）儲(chǔ)氫材料分類：A5BA2BABAB2V和V基固溶體,A元素：容易形成穩(wěn)定氫化物的放熱型金屬B元素：難于形成氫化物的吸熱型金屬,.,9,AB5型,典型代表：LaNi5室溫下，與幾個(gè)大氣壓的氫反應(yīng)：LaNi5+3H2LaNi5H6儲(chǔ)氫量約1.4wt。優(yōu)點(diǎn)：吸氫量大、易活化、不易中毒、平衡壓力適中、滯后小、吸放氫快等。缺點(diǎn)：易粉化、成本高。,.,10,A2B型,典型代表：Mg2Ni在1.4MPa、200條件下：Mg2Ni+2H2Mg2NiH4儲(chǔ)氫量約3.6wt。優(yōu)點(diǎn)：密度小、儲(chǔ)氫容量高、價(jià)格低廉、資源豐富。缺點(diǎn)：活化困難，反應(yīng)速度慢，放氫溫度高。,.,11,AB型,典型代表：TiFe室溫下，平衡氫壓為0.3MPa儲(chǔ)氫量約1.86wt%。優(yōu)點(diǎn)：儲(chǔ)氫量大，放氫溫度低,價(jià)格低廉，資源豐富。缺點(diǎn)：活化困難，滯后較大，易中毒，反復(fù)吸氫性能降。,.,12,AB2型,典型代表：ZrMn2儲(chǔ)氫量約1.8wt%。優(yōu)點(diǎn)：儲(chǔ)氫量大、易活化、反應(yīng)速度快。缺點(diǎn)：氫化物生成熱大，吸放氫平臺(tái)壓力低，成本高。,.,13,V和V基固溶體,典型代表：(V0.9Ti0.1)0.95Fe0.05儲(chǔ)氫量約3.7wt%。優(yōu)點(diǎn)：儲(chǔ)氫密度較大，平衡壓適中，能在室溫條件下大量?jī)?chǔ)氫，尤其是抗粉化性能好缺點(diǎn)：合金熔點(diǎn)高、價(jià)格昂貴、制備相對(duì)比較困難、對(duì)環(huán)境不太友好、不適合大規(guī)模應(yīng)用,.,14,改變化學(xué)計(jì)量元素替代,金屬儲(chǔ)氫材料的改良：,.,15,絡(luò)合氫化物,概念：堿金屬和堿土金屬與氫化合形成配位氫化物。優(yōu)點(diǎn)：質(zhì)量?jī)?chǔ)氫密度高缺點(diǎn)：(1)放氫動(dòng)力學(xué)和可逆吸放氫性能差。(2)配位氫化物放氫一般多步進(jìn)行，每步放氫條件不一樣，因此，實(shí)際儲(chǔ)氫量和理論值有較大差別。常見的有：鋁氫化物硼氫化物氮?dú)浠?.,16,鋁氫化物,典型代表：LiAlH4,第三步反應(yīng)溫度在400以上，明顯不適合車載使用。因此以前兩步為主，放氫量約7.9wt%,.,17,硼氫化物,典型代表：LiBH4LiBH4LiH+B+3/2H2（600K）H=69kJ/molH2放氫量約13.8wt%。LiBH4中加入LiNH2反應(yīng)如下：LiBH4+2LiNH2Li3BN2+4H2（450K）H=-23kJ/molH2。放氫量約7.9wt%9.5wt%。,.,18,氮?dú)浠?典型代表:LiNH2Li3N+2H2LiH+Li2NH+H2LiNH2+2LiH儲(chǔ)氫量約10.5wt%,.,19,氨硼烷,氨硼烷(NH3BH3)NH3BH3(NH2BH2)n+H2(70-112)(NH2BH2)n(NHBH)n+nH2(155-350)(NHBH)nnBN+n/2H2(大于350）前兩步放氫量約10wt%。難點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)低溫脫氫和抑制雜質(zhì)副產(chǎn)物,.,20,摻雜摻雜改善了配位氫化物的脫氫性能.4,K2TiF6摻雜NaAlH4體系與純NaAlH4脫氫相比,動(dòng)力學(xué)性能顯著提高,絡(luò)合氫化物性能改善,KK2TiF6摻雜NaAlH4與純NaAlH4樣品的脫氫曲線3,.,21,陰陽(yáng)離子替代陰陽(yáng)離子替代改善價(jià)鍵結(jié)合能，進(jìn)而改善熱穩(wěn)定性和動(dòng)力學(xué)性能4陽(yáng)離子替代用Li原子部分替代對(duì)Na3AlH6中的Na原子,形成Na2LiAlH6,該氫化物平臺(tái)壓降低。陰離子替代用F原子部分替代Na3AlH6中的H原子,形成Na3AIH6-xFx,該氫化物展現(xiàn)了較好的平臺(tái)性能。,.,22,氫化物反應(yīng)失穩(wěn)氫化物反應(yīng)失穩(wěn)是通過(guò)添加適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)物來(lái)改變氫化物的原有分解路徑,以形成更加穩(wěn)定的脫氫產(chǎn)物。4,AH2+BABx+xB反應(yīng)焓較小,從而降低了氫化物的分解溫度,且易于可逆加氫反應(yīng)的進(jìn)行,不同脫氫反應(yīng)路徑焓變示意圖3,.,23,小結(jié),金屬（合金）儲(chǔ)氫存在著儲(chǔ)氫量低等問(wèn)題，常用改變?cè)鼗瘜W(xué)計(jì)量比、元素替代等方法改善其性能。絡(luò)合氫化物儲(chǔ)氫量高，但是放氫困難，常用摻雜等方法改善其性能。,.,24,參考文獻(xiàn),1胡子龍.貯氫材料M.北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2002.2LiuY,ChuL,ZhouH,GaoM,WangQ.AnovelcatalystprecursorK2YiF6withremarkablesynergeticeffectsofK,TiandFtogetheronreversiblehydrogenstorageofNaAlH4J.Chem.Commun,2011,47:1740-1742.3VajoJJ,OlsonGL