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来了解氢气的储存方法
- 2020-10-31-

氢在所有化学燃料中均具有非常高的单位质量热值。在生活和生产等不少领域人们对氢气的需求还是非常大的。为了使其性能得到很好的发挥,正确储存氢气是非常重要的。那么目前比较好的氢气储存方式包括什么?

氢不是当今能源消耗的主要燃料有两个原因。首先,氢只是能量载体。而且,尽管它是宇宙中非常丰富的元素,但须产生,它仅以水和碳氢化合物的形式存在。这意味着我们须为能源买单,这导致了困难的经济困境,因为自从工业革命以来,我们已经习惯于免费消费能源。

工业氢气作为能量载体的二个困难是其临界温度低至33 K(即,氢是环境温度下的气体)。对于移动应用以及在很多情况下对于固定应用而言,存储材料中氢气的体积和重量密度至关重要。可以使用六种不同的方法和现象来存储氢气:

(1)高压气瓶(之高800 bar);

(2)低温罐中的液态氢(21 K);

(3)吸附在氢气较大的物料上的氢气比表面积(在T <100 K时);

(4)在主体金属的间隙位置吸收(在环境压力和温度下);

(5)化学键合在共价和离子化合物中(在环境压力下);

(6)通过用水氧化活性金属(例如,Li,Na,Mg,Al,Zn)来实现。

常见的存储系统是高压气瓶,更大压力为20 MPa(200 bar)。-3约为液态的一半。液态氢在21.2 K和环境压力下存储在低温罐中。由于氢的临界温度较低(33 K),液态氢只能存储在开放式系统中。液态氢的体积密度为70.8 kg.m -3,而热量损失较小的大体积,可能导致氢气达到接近于1的系统质量比。在金属氢化物中发现了更高的氢气体积密度。许多金属和合金能够可逆地吸收大量的氢。可以使用分子氢气或电解质中的氢原子进行充电。

一,二和三种轻金属(例如Li,Mg,B,Al)可与氢结合形成多种金属-氢络合物。由于它们的轻量和每个金属原子的氢原子数,在许多情况下为两个,这些特别有趣。氢气也可以间接存储在活性金属(例如Li,Na,Al或Zn)中。

这些金属容易与水反应生成相应的氢氧化物,并从水中释放出氢。由于水是工业氢气与氧气或空气燃烧产生的产物,因此可以将其在闭环中再循环并与金属反应。可以在太阳能炉中将金属氢氧化物热还原成金属。


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