多孔氮掺杂碳负载钴催化甲酸分解制氢研究文献综述

 2022-01-02 16:44:43

全文总字数:9265字

文献综述

随着社会工业化、现代化的步伐和经济快速发展,各国的化石能源应用量也迅速增长,由此导致二氧化硫、一氧化碳、二氧化碳、大颗粒烟尘等物质排放进入大气中,从而加剧了温室效应以及全球气候变化。

随着化石能源逐渐耗尽和由能源利用引起的环境污染问题日趋严重,我们对可再生的清洁能源体系的需求越来越强烈。

目前应用较为广泛的清洁可再生能源包括太阳光、风、潮汐和生物质等[1],但它们存在利用率低、随地理环境分布不均匀[2, 3] 等问题。

面对这种局面,氢气(H2)作为一种清洁能源载体,以其绿色、高能量密度、可再生、来源丰富、易于储存运输等优异特质,受到了研究人员的广泛关注。

1.氢能源应用现状:氢是自然界目前发现最轻的元素,相对于空气的密度是0.0695,且无味无毒[4]。

氢气作为一种清洁能源,氢气的能量密度为143 MJkg-1,是汽油(47 MJkg-1)的3倍,焦炭(31.8 MJkg-1)的4.5倍[5];然而与常用的化石燃料(煤、石油和天然气)燃烧不同,氢气燃烧产生能量的反应(H = 120 kJ g-1)是不含碳的反应,燃烧产物只有水[6],对环境不会造成污染,能够满足人类对新型能源体系高效而绿色的要求。

因此,氢能源在燃料电池、新能源汽车、航天军工、移动电源等领域[5]有具有极大地潜在应用价值。

氢能源的应用目前面临的主要问题是氢的制取、储存和运输;氢气的制取方法有化石燃料催化重整制氢、金属置换制氢、太阳能制氢、金属氢化物制氢、电解水制氢、水的光解、生物制氢、其它储氢材料分解制氢[5, 7]等。

当下大多数工业用氢气是通过甲烷重整和水煤气转化(WGS)反应产生的,但反应结束后大多需要更多流程将剩余的CO含量降低[8],可能会因此消耗更多能源。

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