氫能利用與高表麵葫芦娃视频免费下载吸附儲氫技術_行業資訊

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氫能利用與高表麵葫芦娃视频免费下载吸附儲氫技術

作者：河南葫芦娃视频网站環保科技有限公司　本文關鍵詞：　日期：2018-8-2 17:01:12　人氣：128

使用氫能的日子並不遙遠氫能是指氫燃燒釋放的能量.氫的燃燒有兩種方式:熱化學方式和電化學方式.盡管產物都是水,但因前者是在高溫下釋放能量,有可能伴隨少量氮氧化物生成;後者是在常溫下釋放能量,產物隻是水,因此是對環境沒有任何汙染的零排放(zero emission)過程.氫能的電化學釋放過程是在氫燃料電池中完成的.以氫燃料電池驅動電動機的氫能汽車是真正的無汙染的綠色汽車(ZEV).就與環境的關係而言,任何其它"環境友好"汽車都不能與這種汽車相比美,因此都屬於在不長時間內的過渡車型.我國倘能在氫能汽車上迎頭趕上世界先進水平,不但可節省用於開發其它過渡車型的大量資金,而且對於加速提高國家的整體科學技術水平,都有重要意義.近幾年,氫能汽車的樣車在發達國家相繼問世.之所以未在市場流通,是因為價格比市場流行汽車高出近1倍.但這個價格差距並不大,說明氫能汽車流通的日子並不遙遠.氫能汽車的關鍵技術環節有2個:儲氫與燃料電池.車用氫燃料電池技術在發達國家已臻成熟,我國的技術水平距離實用尚有差距.但氫氣在車上的儲存技術,即使是發達國家也還沒有獲得滿意的解決.合金儲氫技術,無論在單位合金重量的儲氫容量方麵,還是在吸放氫條件的溫和程度方麵,均不適於氫能的規模化儲存與運輸.早期的氫能汽車采用壓縮儲氫辦法,在車上放置20～25MPa壓力的氫力鋼瓶,占用的空間和自重都是嚴重問題.近期的氫能汽車儲存液氫.氫氣液化成本很高,相當於消耗了1/3的液化氫氣[1].液氫溫度約-250℃,蒸發損失也不小.目前的氫能汽車,儲氫部分的成本約占總成本的一半.降低儲氫成本,將使氫能汽車流通時間大大提前.除氫能汽車外,廉價的大規模氫能儲運技術,將使氫能的廣泛利用立即成為現實.在煉油,煉焦,氯堿,化肥等多種工業部門副產大量含氫氣體,從中提取純氫的技術也是成熟的,隻是因為沒有適宜的大規模儲存與運輸氫氣的技術,副產的氫氣沒有被有效利用.我國每年如此燒掉或放空的氫氣至少在1010標立米以上[2].若在天然氣中摻入15%的氫氣,作為內燃機汽車燃料,則可解決天然氣汽車的功率下降問題,並可使城市大氣汙染問題解決的難度大為降低.由此可見,如能提供方便,廉價的大規模儲存與運輸氫氣的技術,則大量地使用氫能將近在明天.吸附儲氫技術嶄露頭角作為規模化的實用儲氫技術,必須具備吸放氫條件溫和,儲氫容量大和成本低3個基本特征.金屬合金儲氫的機理是,首先打開聯結兩氫原子的化學鍵,然後氫原子與合金晶格中的金屬原子形成氫化物鍵.放氫時,則需首先打開氫化物鍵,釋放出氫原子,然後兩個氫原子結合為氫分子.由於涉及到化學鍵的打開與形成,吸放氫條件難以"溫和".例如,鎂基合金的吸放氫溫度為300℃.與此相比,氫氣在碳基材料上的物理吸附,是基於作用力弱得多的van de Waals力,沒有聯結原子的化學鍵的打開與生成過程,因此吸放氫條件必須溫和,吸附熱效應也相對較小.作為儲氫容量指標,國際能源機構認為必須超過5wt%.除鎂基合金外,其它儲氫合金皆不能達到此容量.而碳基材料的儲氫容量卻不難超過這一指標.其中儲氫容量最大的吸附材料是碳納米管,已被證實的儲氫容量是10wt%[1],但是批量生產碳納米管的技術尚不成熟,其昂貴的價格使其不具備實際應用價值;可大規模生產的碳基儲氫材料是超級葫芦娃视频免费下载和葫芦娃视频免费下载纖維.二者的儲氫容量相近,但後者成本約低10倍.因此,在高比表麵積的超級葫芦娃视频免费下载上吸附儲氫,具有吸放氫條件溫和,儲氫容量較大,成本低的基本素質,展現出解決規模儲氫問題的希望.超級葫芦娃视频免费下载吸附儲氫的基礎數據在國家自然科學基金的支持下,筆者研究了超臨界氫在高比表麵積葫芦娃视频免费下载(亦稱為超級葫芦娃视频免费下载)上的吸附特性,測定了77～298K溫度範圍和0～7MPa壓力範圍內的係列吸附等溫線[3].結果表明,在2～4MPa壓力下吸附即達飽和,說明吸附儲氫的壓力不高;吸附量隨溫度的下降增長很快,說明吸附儲氫適宜低溫.最廉價的冷源便是液氮(<1 600元/噸).下麵將液氮溫度(77K)下的吸附儲氫量與壓縮儲氫量做一比較.圖1中曲線1為根據298K不同壓力下的氫氣密度計算的壓縮儲氫量,氫氣的壓縮因子由三階維裏方程計算.曲線2為77K氫氣在葫芦娃视频免费下载上的吸附等溫線,表明在77K恒定溫度下氫氣吸附量隨壓力的變化.這裏取葫芦娃视频免费下载的堆密度為500g/L.500克葫芦娃视频免费下载的最大氫氣吸附量為26.7克,僅僅按氫氣的吸附量計算,儲氫容量已經達到5.3wt%,超過了國際能源機構確定的5wt%的標準.但是,在1升裝滿葫芦娃视频免费下载的容器空間中的實際儲氫量不僅僅是吸附量,還有葫芦娃视频免费下载原子骨架外空間中的壓縮儲氫量,使得總的吸附儲氫量大大超過吸附量.現以1升容器空間為基準,試算其中的壓縮儲氫量和總的吸附儲氫量.1升容器中填棄500克葫芦娃视频免费下载.通常認為葫芦娃视频免费下载的"真密度"與石墨相同,即2.2g/cm3.則500克炭骨架占據的空間為500/2.2/1 000=0.227升,骨架周圍的空隙體積為1-0.227=0.773升.根據77K氫氣的壓縮因子計算出77K氫氣密度隨壓力的變化,進而計算出不同壓力下在0.773升空隙體積中的壓縮儲氫量.將此值與曲線2出的吸附量相加,得到1升容器空間中儲存的氫氣總量,如圖中曲線3所示.在吸附量達到最大點的4MPa壓力下,1升容器空間的總儲氫量為37克,重量基準的儲氫容量達到7.4wt%.即使在2MPa壓力下,儲氫容量也有100×(30.3/500)=6.1wt%.圖1 77K吸附儲氫與常溫壓縮儲氫的比較吸附儲氫技術的可行性評價基於以上的基礎數據,葫芦娃视频网站針對在規模儲氫用途中最關心的幾個問題討論吸附儲氫技術的可行性.1.儲氫設備的體積和重量對於載重400公斤的5座轎車,若每百公裏耗油6升,則對於500公裏的額定行程耗油30升.在采用氫燃料電池的情況下,完成同樣行程隻需4公斤氫氣[4].若采用常溫壓縮儲氫技術,氫氣壓力20MPa,則儲存4公斤氫氣的容器體積為280升.若采用以液氮為冷源的吸附儲氫,在4MPa壓力下的容器體積為108升,裝填54公斤葫芦娃视频免费下载.由於氫氣壓力降低了4/5,器壁厚度可降低,容器重量的減少亦可彌補附加的葫芦娃视频免费下载重量;而容器所占據的空間減少了61%.2.經濟指標與壓縮儲氫相比,壓力降低了4/5,大大節省了氫氣壓縮成本,並且節省了對高壓氫氣壓縮機的投資成本.與液氫相比,節省了氫氣液化成本.並且,環境溫度和放氫氣化引起的蒸發損失,都是消耗液氮而不是液氫,故其成本比之液氫大為降低.至於增加的葫芦娃视频免费下载費用,因屬於設備投資,其使用壽命愈長,在氫氣成本中占據的份額愈小.儲氫葫芦娃视频免费下载的壽命是無限的.超級葫芦娃视频免费下载的成本約為葫芦娃视频免费下载纖維成本的1/10,且可以大規模生產.3.吸放氫條件氫氣在葫芦娃视频免费下载上的吸附是一種物理平衡.溫度恒定時,加壓吸附(吸氫),減壓脫附(放氫).從實測吸附等溫線看,脫附線與吸附線重合,沒有滯留效應.即在給定的壓力區間內,增壓時的吸氫量與減壓時的放氫量相等.吸氫與放氫僅僅取決於壓力的變化,因此吸放氫條件十分溫和.今後的研究工作將致力於改善葫芦娃视频免费下载對氫氣的吸附性能,以及葫芦娃视频免费下载的機械加工性能,研究吸附儲氫罐的結構,材質和灌注技術,實車考察吸附儲氫技術對車輛工作環境的適應性.參考文獻[1]"Hydrogen energy Technologies",Emerging Technology Series,Prepared for UNIDO by T. Nejat Vaziroglu and Frano Barbir,United Nations Industrial Development Organization,Vienna,1998[2]鮑德佑.氫能的最新發展.新能源,16(3):1-3,1994[3]周理,周亞平.關於氫在葫芦娃视频免费下载上吸附特性的實驗研究.中國科學,26(5):473-480,1996[4]B.Duret and A.Saudin,Int.J.Hydrogen Energy,19(9):757-764,1994

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