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超級活性炭在吸附儲氫技術(shù)中嶄露頭角
文章作者:韓研網(wǎng)絡(luò)部 更新時間:2016-3-25 18:06:33
近幾年,氫能汽車的樣車在發(fā)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。但這個價格差距并不大,說明氫能汽車流通的日子并不遙遠。氫能汽車的關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)有2個:儲氫與燃料電池。車用氫燃料電池技術(shù)在發(fā)達國家已臻成熟,我國的技術(shù)水平距離實用尚有差距。但氫氣在車上的儲存技術(shù),即使是發(fā)達國家也還沒有獲得滿意的解決。合金儲氫技術(shù),無論在單位合金重量的儲氫容量方面,還是在吸放氫條件的溫和程度方面,均不適于氫能的規(guī)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(dāng)于消耗了1/3的液化氫氣。液氫溫度約-250℃,蒸發(fā)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(guī)模氫能儲運技術(shù),將使氫能的廣泛利用立即成為現(xiàn)實。在煉油、煉焦、氯鹼、化肥等多種工業(yè)部門副產(chǎn)大量含氫氣體,從中提取純氫的技術(shù)也是成熟的,只是因為沒有適宜的大規(guī)模儲存與運輸氫氣的技術(shù),副產(chǎn)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。若在天然氣中摻入15%的氫氣,作為內(nèi)燃機汽車燃料,則可解決天然氣汽車的功率下降問題,并可使城市大氣污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(guī)模儲存與運輸氫氣的技術(shù),則大量地使用氫能將近在明天。
作為規(guī);膶嵱脙浼夹g(shù),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(lián)結(jié)兩氫原子的化學(xué)鍵,然后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,然后兩個氫原子結(jié)合為氫分子。由于涉及到化學(xué)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,是基于作用力弱得多的,沒有聯(lián)結(jié)原子的化學(xué)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(yīng)也相對較小。
作為儲氫容量指標,國際能源機構(gòu)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%],但是批量生產(chǎn)碳納米管的技術(shù)尚不成熟,其昂貴的價格使其不具備實際應(yīng)用價值;可大規(guī)模生產(chǎn)的碳基儲氫材料是超級活性炭和活性炭纖維。二者的儲氫容量相近,但后者成本約低10倍。因此,在高比表面積的超級活性炭上吸附儲氫,具有吸放氫條件溫和、儲氫容量較大、成本低的基本素質(zhì),展現(xiàn)出解決規(guī)模儲氫問題的希望。
文章標簽:椰殼活性炭,果殼活性炭,煤質(zhì)活性炭,木質(zhì)活性炭,蜂窩活性炭,凈水活性炭.
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