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储氢材料

储氢材料(hydrogen storage material)一类能可逆地吸收和释放氢气的材料。最早发现的是金属钯,1体积钯能溶解几百体积的氢气,但钯很贵,缺少实用价值。

储氢材料基本信息

储氢材料现状

3.1 金属氢化物

3.2 配位氢化物

3.3 纳米材料

金属氢化物储氢特点

反应可逆

氢以原子形式储存,固态储氢,安全可靠

较高的储氢体积密度

Abs.

Des.

M + x/2H2

MHx + H

Position for H occupied at HSM

Hydrogen on Tetrahedral Sites

Hydrogen on Octahedral Sites

3.1 金属氢化物储氢

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储氢材料造价信息

  • 市场价
  • 信息价
  • 询价

反光材料

  • (玻璃珠)
  • t
  • 13%
  • 江油市明瑞反光材料科技有限公司
  • 2022-12-06
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反光材料

  • (玻璃珠)
  • kg
  • 13%
  • 东莞市纵横交通设施工程有限公司
  • 2022-12-06
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硅PU球场材料

  • 8mm硅PU球场材料;包含施工现场综合价
  • 绣林康体
  • 13%
  • 广州市绣林康体设备有限公司
  • 2022-12-06
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强粘宝防水材料

  • 通用型
  • kg
  • 桂湖
  • 13%
  • 新都区任大姐防水材料经营部
  • 2022-12-06
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强粘宝防水材料

  • 渗透型
  • kg
  • 桂湖
  • 13%
  • 四川新桂防水保温工程有限公司
  • 2022-12-06
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碳酸

  • kg
  • 韶关市2010年5月信息价
  • 建筑工程
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碳酸

  • kg
  • 肇庆市2003年3季度信息价
  • 建筑工程
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磷酸二钠

  • kg
  • 韶关市2010年5月信息价
  • 建筑工程
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探伤材料

  • 广东2019年全年信息价
  • 水利工程
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探伤材料

  • 广东2018年全年信息价
  • 水利工程
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药桶(PE材料)

  • ФXH=1.0X1.5m,容积=1m3
  • 1个
  • 1
  • 含税费 | 含运费
  • 2011-08-22
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磷酸二

  • 磷酸二
  • 10t
  • 3
  • 普通
  • 不含税费 | 不含运费
  • 2017-07-27
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物矮柜

  • 定制物矮柜
  • 7.2m
  • 2
  • 中档
  • 不含税费 | 含运费
  • 2021-07-14
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酯环氧灌浆料

  • 酯环氧灌浆料
  • 14000m³
  • 1
  • 中档
  • 不含税费 | 不含运费
  • 2021-08-06
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  • 1.名称:酸2.规格:有效容积25m3,PP双层罐体
  • 1座
  • 1
  • 大自然
  • 中档
  • 含税费 | 不含运费
  • 2021-04-21
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储氢材料研制成功

稀土镧镍系储氢合金

典型代表:LaNi5,荷兰Philips实验室首先研制

特点:

活化容易

平衡压力适中且平坦,吸放氢平衡压差小

抗杂质气体中毒性能好

适合室温操作

经元素部分取代后的MmNi3.55Co0.75Mn0.47Al0.3(Mm混合稀土,主要成分La,Ce,Pr,Nd)广泛用于镍/氢电池

PCT curves of LaNi5 alloy

钛铁系

典型代表:TiFe,美Brookhaven国家实验室首先发明

价格低

室温下可逆储放氢

易被氧化

活化困难

抗杂质气体中毒能力差

实际使用时需对合金进行表面改性处理

PCT curves of TiFe alloy

TiFe(40 ℃)

TiFe alloy

Characteristics:

two hydride phases;

phase (TiFeH1.04) & phase (TiFeH1.95 )

2.13TiFeH0.10 + 1/2H2 → 2.13TiFeH1.04

2.20TiFeH1.04 + 1/2H2 → 2.20TiFeH1.95

镁系

典型代表:Mg2Ni,美Brookhaven国家实验室首先报道

储氢容量高

资源丰富

价格低廉

放氢温度高(250-300℃ )

放氢动力学性能较差

改进方法:机械合金化-加TiFe和CaCu5球磨,或复合

钛/锆系

具有Laves相结构的金属间化合物

原子间隙由四面体构成,间隙多,有利于氢原子的吸附

TiMn1.5H2.5 日本松下(1.8%)

Ti0.90Zr0.1Mn1.4V0.2Cr0.4

活性好

用于:氢汽车储氢,电池负极Ovinic

配位

碱金属(Li,Na,K)或碱土金属(Mg,Ca)与第三主族元素(B,Al)形成

储氢容量高

再氢化难(LiAlH4在TiCl3,TiCl4等催化下180℃,8MPa氢压下获得5%的可逆储放氢容量)

碳纳米管

1991年日本NEC公司Iijima教授发现CNTs

纳米碳管储氢-美学者Dillon1997首开先河

单壁纳米碳管束TEM照片

多壁纳米碳管TEM照片

纳米碳管吸附储氢:

Hydrogen storage capacities of CNTs and LaNi5 for comparison (data deternined by IMR,RT,10MPa)

纳米碳管电化学储氢

开口多壁MoS2纳米管及其循环伏安分析

循环伏安曲线

纳米碳管电化学储氢

____________________________________________________

多壁纳米碳管电极循环充放电曲线,经过100充放电后_ 保持最大容量的70%

单壁纳米碳管循环充放电曲线,经过100充放电后 保持最大容量的80%

碳纳米管电化学储氢小结

__

_

纯化处理后多壁纳米碳管最大放电容量为 1157mAh/g,相当于4.1%重量储氢容量.经过100充放电后,其仍保持最大容量的70%.

单壁纳米碳管最大放电容量为503mAh/g,相当于1.84%重量储氢容量.经过100充放电后,其仍保持最大容量的80%.

____

____

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储氢材料材料简介

hydrogen storage material

20世纪70年代以后,由于对氢能源的研究和开发日趋重要,首先要解决氢气的安全贮存和运输问题,储氢材料范围日益扩展至过渡金属的合金。如镧镍金属间化合物就具有可逆吸收和释放氢气的性质:

每克镧镍合金能贮存0.157升氢气,略为加热,就可以使氢气重新释放出来。LaNi5是镍基合金,铁基合金可用作储氢材料的有TiFe,每克TiFe能吸收贮存0.18升氢气。其他还有镁基合金,如Mg2Cu、Mg2Ni等,都较便宜。

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储氢材料常见问题

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储氢材料方式比较

不同储氢方式的比较

1、气态储氢

气态储氢的 缺点:能量密度低;不太安全

2、液态储氢

液态储氢的缺点: 能耗高;对储罐绝热性能要求高

3、固态储氢

固态储氢的优点:体积储氢容量高;无需高压及隔热容器;安全性好,无爆炸危险;可得到高纯氢,提高氢的附加值

2.1 体积比较

2.2 氢含量比较

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储氢材料存在问题

世界范围内所测储氢量相差太大:0.01(wt ) %-67 (wt ) %,如何准确测定

储氢机理如何

氢能汽车商业化的障碍是成本高,高在氢气的储存

液氢和高压气氢不是商业化氢能汽车-安全性和成本

大多数储氢合金自重大,寿命也是个问题;自重低的镁基合金很难常温储放氢,配位氢化物的可逆储放氢等需进一步开发研究,

碳材料吸附储氢受到重视,但基础研究不够,能否实用化还是个问号

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储氢材料常见材料

目前储氢材料有金属氢化物、碳纤维碳纳米管、非碳纳米管、玻璃储氢微球、络合物储氢材料以及有机液体氢化物。下面仅就合金、有机液体以及纳米储氢材料三个方面对储氢材料加以介绍。

一,合金储氢材料

储氢合金是指在一定温度和氢气压力下,能可逆的大量吸收、储存和释放氢气的金属间化合物,其原理是金属与氢形成诸如离子型化合物、共价型金属氢化物、金属相氢化物-金属间化合物等结合物,并在一定条件下能将氢释放出来。合金作为储氢材料要满足一定的要求,首先其氢化物的生成热要适当,如果生成热太高,生成的氢化物过于稳定,释放氢时就需要较高的温度.而如果生成热太低,则不易吸收氢。其次形成氢化物的平衡压要适当,最好在室温附近只有几个大气压,便于吸放氢,而且要吸放速度快,这样才能够满足实际应用的需求。另外合金及其氢化物对水、氧和二氧化碳等杂质敏感性小,反复吸放氢时,材料性能不至于恶化。而且,储氢材料的氢化物还要满足在存储与运输过程中性能可靠、安全、无害、化学性质稳定等条件。现在已研究的并且符合上述要求的有镁系、稀土系、钛系和锆系等。

在上述储氢材料中,镁系储氢合金具有较高的储氢容量,而且吸放氢平台好、资源丰富、价格低廉,应用前景十分诱人。镁可直接与氢反应,在300-400℃和较高的压力下, 反应生成Mg和H2反应生成MgH2: Mg + H2= MgH2?△H=-74.6kJ/mol。MgH2理论氢含量可达7.6% , 具有金红石结构, 性能较稳定, 在287 ℃时分解压为101.3kPa。由于纯镁的吸放氢反应动力学性能差, 吸放氢温度高, 所以纯镁很少被直接用来储存氢气,为此人们又开始研究镁基储氢合金材料。到目前为止, 人们已对300多种重要的镁基储氢合金材料进行了研究。

二,液态有机物储氢材料

有机液体氢化物贮氢是借助不饱和液体有机物与氢的一对可逆反应, 即加氢和脱氢反应来实现的。加氢反应时贮氢,脱氢反应时放氢, 有机液体作为氢载体达到贮存和输送氢的目的。烯烃、炔烃、芳烃等不饱和有机液体均可作贮氢材料, 但从贮氢过程的能耗、贮氢量、贮氢剂、物理等方面考虑, 以芳烃特别是单环芳烃作贮氢剂为佳, 常用的有机物氢载体有苯、甲苯、甲基环己烷、萘等。用这些有机液体氢化物作为贮氢剂的贮氢技术, 是20 世纪80 年代开发的一种新型贮氢技术。1980年, Taube 等分析、论证了利用甲基环己烷作氢载体贮氢为汽车提供燃料的可能性。随后许多学者对为汽车提供燃料的技术开展了很多卓有成效的研究和开发工作, 对催化加氢脱氢的贮存输送进行了广泛的开发。有机液体氢化物贮氢作为一种新型贮氢材料, 其贮氢特点是: 有机液的贮存、运输安全方便, 可利用现有的贮存和运输设备,有利于长距离大量运输,贮氢量大, 苯和甲苯的理论贮氢量分别为7.19(wt)% 和6.18(wt)% ,比现有的金属贮氢量高得多,贮氢剂成本低且可多次循环使用,加氢反应要放出大量的热,可供利用,脱氢反应可利用废热。目前存在的主要问题是有机物氢载体的脱氢温度偏高, 实际释氢效率偏低。因此, 开发低温高效的有机物氢载体脱氢催化剂、采用膜催化脱氢技术对提高过程效能有重要意义。

三,纳米储氢材料

纳米储氢材料分为两种方式,一种是将原有的储氢材料纳米化,还有一种就是开发新的纳米材料作为储氢材料。

储氢合金纳米化提高储氢特性主要表现在以下几个方面原因。(1)对于纳米尺寸的金属颗粒,连续的能带分裂为分立的能级,并且能级间的平均间距增大,使得氢原子容易获得解离所需的能量,表现为贮氢合金活化能降低和活化温度降低。(2)纳米颗粒具有巨大的比表面积,电子的输送将受到微粒表面的散射,颗粒之间的界面形成电子散射的高势垒,界面电荷的积累产生界面极化,而元素的电负性差越大,合金的生成焓越负,合金氢化物越稳定。金属氢化物能够大量生成,单位体积吸纳的氢的质量明显大于宏观颗粒。(3)纳米贮氢合金比表面积大,表面能高,氢原子有效吸附面积显著增多,氢扩散阻力下降,而且氢解反应在合金纳米晶的催化作用下反应速率增加,纳米晶具有高比例的表面活性原子,有利于反应物在其表面吸附,有效降低了电极表面氢原子的吸附活化能,因而具有高的电催化性能。另外,由于纳米晶粒相当细小,导致晶界和晶格缺陷增加,而晶体缺陷和位错处的原子具有较高的能量可视为反应的活性中心,从而降低析氢过电位。(4)晶粒的细化使其硬度增加,贮氢合金的整体强度随晶粒尺寸的增加而增强,这对于抗酸碱及抗循环充放粉化,以及抵抗充放电形成的氧压对贮氢基体的冲击大有裨益,并且显著提高了贮氢合金耐腐蚀性。

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储氢材料文献

金属-氮-氢体系储氢材料 金属-氮-氢体系储氢材料

金属-氮-氢体系储氢材料

格式:pdf

大小:3.2MB

页数: 8页

维普资讯 http://www.cqvip.com 维普资讯 http://www.cqvip.com 维普资讯 http://www.cqvip.com 维普资讯 http://www.cqvip.com 维普资讯 http://www.cqvip.com 维普资讯 http://www.cqvip.com 维普资讯 http://www.cqvip.com 维普资讯 http://www.cqvip.com

金属储氢材料理论研究综述 金属储氢材料理论研究综述

金属储氢材料理论研究综述

格式:pdf

大小:3.2MB

页数: 4页

金属储氢材料理论研究综述

镁基固态储氢材料理化性质

镁基固态储氢材料的主要成分为氢化镁,纯度>99%,杂质主要为镁和痕量其他金属元素。

镁基固态储氢材料放氢方式有两种:

1)热解放氢,在300℃-400℃高温条件下可稳定释放氢气,具体放氢温度依赖材料成分和结构。可实现可逆循环储放氢,循环储放氢密度>6.0wt%,可用于大容量长距离的氢气储运、固态加氢站以及燃料电池动力系统;热解放氢反应式如下:

2)水解放氢,镁基固态储氢材料中含负氢离子,在潮湿的环境中或遇水会发生水解反应,产生人体不可或缺的镁离子和具有优质抗氧化性的氢气,放氢密度为镁基固态储氢材料的15 wt%,在小型设备动力系统、医疗、健康等领域具有广泛的应用价值。

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镁基固态储氢材料产业化情况

在镁基固态储氢材料制备方面,上海交通大学、华南理工大学、北京大学、复旦大学等院校有开展相关基础研究。国外镁基固态储氢材料生产相关单位包括日本BioCoke Lab,美国Alfa Aesar,美国Sigma Aldrich公司,其氢化镁的价格在5000-10000 RMB/kg,表明其低成本生产技术尚未解决。截止目前上海镁源动力科技有限公司是全球唯一能大批量生产镁基固态储氢材料的企业,居国际领先水平。

上海镁源动力科技有限公司的镁基固态储氢材料生产技术来源于上海交通大学氢科学中心。2017年,核心成员教育部青年长江学者邹建新教授在多方支持下,将该成果在上海临港落地产业化,成立上海镁源动力科技有限公司。公司成立之后,将此专利技术进行了进一步的产业化研究,克服了镁基固态储氢材料生产制备放大、储放氢动力学和热力学等一系列难题,开发了低成本批量制备高性能镁基固态储氢材料的技术及全套设备。目前可以达到年产10吨级的生产水平,生产的镁基固态储氢材料性能稳定可控,技术水平处于国际领先地位。

经多年攻关,镁源动力已形成完整自主知识产权专利体系,从镁基储氢材料的制备及设备,到材料在能源、医疗健康和医学领域的应用技术,开发布局了关键核心专利技术共计18项,其中PCT专利3项。核心技术荣获2018年上海市技术发明二等奖。

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镁基固态储氢材料应用领域

1)新能源领域

镁基固态储氢材料,作为氢的可逆“存储”介质具有优良的吸放氢性能以及长期循环无动力学衰减和容量损失的优点,可实现大容量固态储氢,常温常压长距离运输。不但可降低氢气的储运成本和能耗,而且安全便捷,有望成为氢储运领域的重要关键材料,从而推动氢能行业的发展。目前,氢储(上海)能源科技有限公司采用上海交通大学镁基储氢材料的技术正在研发单车可存储吨级以上氢气的长罐储运氢拖车,已建立测试基地并准备在2020年实现量产。

另外,镁基固态储氢材料的水解反应可在较低温度下进行,因此有望用于大功率燃料电池的氢源,取代目前所用的高压氢气瓶,可大大提高移动式氢源的安全性并降低建造高压加氢站所需的成本。上海镁源动力有限公司和上海交通大学联合研究开发出了镁基固态储氢材料的可控水解产氢技术,供氢速度连续可调,可为1000W内的燃料电池供氢,材料的水解度达到99%以上,用水量接近理论反应所需量。利用镁基储氢材料的水解产氢可作为不同功率燃料电池的氢源,范围可覆盖从几瓦到千瓦的产品,用于电子、航海、航空航天及新能源汽车等领域,也可以作为野外应急储备电源或水下装备动力源,其能量密度远高于常规的锂电池。镁源动力与新加坡HES公司合作,用镁基储氢材料为氢源的燃料电池无人机创造了飞行6小时,航程300公里的纪录。

2)氢健康领域

经过多年探索发现,氢原子作为宇宙最小的原子,对人体健康具有神奇的功效,能有选择的清除有害的氧化自由基,对多种疾病有治疗作用,有益于人身健康。但由于氢分子的特性,氢的获取应用在日常生活中有很多不便之处,使用镁基固态储氢材料研发的氢健康产品,很好的解决了日常生活中氢的获取和应用问题,使氢健康深入生活成为可能。镁基固态储氢材料的水解在室温下就能进行,反应条件温和,放氢量大,约为15.2wt.%,是热分解放氢量的两倍。

上海镁源动力科技有限公司将镁基固态储氢材料运用到了医疗健康领域的衍生品中,包含吸氢机、富氢杯及洗护用富氢片剂,不同于常规的吸氢机、富氢杯,无需用电,产生的氢气纯度高,不存在余氯和臭氧问题。吸氢机小型化,使用便捷,富氢杯不受饮品种类和温度限制,符合中国人喜欢热饮的习惯。

3)医学领域

镁基固态储氢材料的医用价值主要归功于它的两大分解产物——镁离子和氢气。

首先,镁是人体必需的常量元素,镁离子是人体内一种重要的离子。镁离子可以激活人体多种酶的活性;维护骨骼生长和神经肌肉的兴奋性;维护胃肠道和激素的功能。其次,有报道称,吸入2%的氢可有效清除强毒性自由基,显著改善脑缺血再灌注损伤,相关研究结果发表在国际医学顶级期刊《Nature Medicine》。此后大量研究表明,氢气具有抗氧化、抗炎症和抗细胞凋亡的生物效应,对人类常见的如心血管疾病、糖尿病、老年痴呆症、甚至肿瘤等等70多种慢性疾病均具有良好的辅助治疗效果,氢气在生物医学领域显示出巨大的应用潜力。世界各国纷纷发展氢气医学,并相继将氢气列入食品添加剂目录中。

镁基固态储氢材料应用在医学领域,一方面可以改善因为镁缺乏引起的各种疾病,另一方面可以清除体内恶性自由基,抗氧化防衰老;增强免疫力,改善机体抗病能力。因此,镁基固态储氢材料在生物医学领域具有广阔的发展前景,值得基础医学和临床应用研究的重视。目前上海镁源动力科技有限公司联合华山医院,上海交通大学氢科学中心,三方发挥各自优势,正在研发可用于疾病预防及治疗,便捷、安全、高效的健康产品。

4) 农业、畜牧业领域

镁基固态储氢材料在农业和畜牧业领域的应用也是基于镁和氢的共同作用。氢气还具有非常可观的农业效益,因此有人认为氢气是潜在的化肥替代品。但是直接使用氢气应用于大田生产显然是不现实的,还有人试图利用氢水棒或电解的办法获得富氢水以浇灌植物。但是受限于成本和实际条件无法大规模使用该方法。

在土肥、水肥、叶肥中加入固态镁氢缓释材料,将是农业领域氢应用的可行的方法,对农业产生有利的影响。镁基固态储氢材料作为一种缓释氢肥,起到调节植物激素的作用,提高植物的抗逆性,促进植物的营养吸收,改善土壤微生物群落结构,有利于植物生长发育。其分解产生的镁离子是叶绿素的合成元素,是植物光合作用所必须的;产生的氢气可直接被植物根系吸收,或释放到地表空气中形成氢气氛围被植物各组织部分吸收。

镁基固态储氢材料作为氢肥料有以下优点:

(1). 成本低、用量少,有利于大规模推广应用;

(2). 无污染,基本无残留,环保效果好;

(3). 应用范围广,可在旱地、水田大规模应用,也可以应用于温室大棚、无土栽培、盆栽、插花等领域。

有研究结果显示,在牛羊等饲养中加入氢气,会改善牛羊体质,减少抗生素使用,同时奶品蛋白质含量显著提高,而镁基固态储氢材料在供氢的同时补充镁元素,是优良的饲料添加剂。2100433B

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