毕业论文课题相关文献综述
1.引言
伴随着污染越来越严重，让我们意识到以往的化石燃料我们不能再肆意使用了，所有开发新能源迫在眉睫。氢能源因具有来源丰富、可再生、热效率高和燃烧清洁等特点,被认为是燃料电池理想的燃料。在生产氢能这个体系中，主要包括生产，储存和运输，应用这3个过程。同时氢能的储存是其中的关键步骤，其实最关键的是因为它是氢能应用的瓶颈，处理好这个问题，对氢能就能得到更好的应用。
氢的储运按氢的储存方法可以分为3种[1]:第一种是气体氢储存技术,即将氢气压缩后存储在高压容器中,缺点是钢瓶储存氢气的容积小、储氢量小,并且有爆炸的危险；第二种是液态氢储存技术,即将氢气液化后存储在绝热容器中,缺点是液体储存箱非常庞大,需要极好的绝热装置来隔热,并且容易渗漏;第三种是固体氢储存技术,即氢气与储氢材料通过物理或化学的方式相结合的固体储氢方式,能有效克服气、液两种储存方式的不足,而且储氢体积密度大、安全度高、运输方便、操作容易。所以说固体储氢技术也是人们最近研究的热点问题。美国能源部(DOE)提出的车载氢源目标的要求是:质量和体积储氢密度分别为6%和60kg/m3[2]。由于氢具有质量轻,难以压缩,难以液化,易燃、易爆,高压下可透过容器壁,易与容器金属形成氢化物而产生氢脆的特点,因此探索和寻找能适用于大规模储氢的技术将是一项重要的研究课题。
在众多储氢体系中，利用吸氢材料与氢气之间的化学反应而实现固态致密储氢的金属或合金氢化物储氢，因其在储氢密度、便携性、安全性以及研究深度与广度上的显著优势，成为最具应用潜力的储能材料。金属储氢材料的本质是，氢通过化学、物理过程以极高的浓度存在于金属中形成金属氢化物完成氢气的存储,而后利用其相变过程的可逆性,在必要时就可以把储存的氢放出来加以利用[3]。
2储存材料及其技术研究进展
2.1气态氢储存技术
加压压缩储氢是最常见的一种储氢技术,通常采用笨重的钢瓶作为容器,由于氢密度小,故其储氢效率很低,加压到15MPa时,质量储氢密度3%。对于移动用途而言,加大氢压来提高携氢量将有可能导致氢分子从容器壁逸出或产生氢脆现象。德国基尔(HDW)造船厂所研制的新型储氢罐内有很多特种合金栅栏,气态氢被高度压缩进栅栏内,其储氢量要比其他容器大得多,另外这种储氢罐所用材料抗压性能好,可靠性高,理论使用寿命可达25年,是一种既安全又经济的压缩储氢工具[4]。在此基础上,Takeichi等[5]在2003年提出了一种新型压缩储氢容器(Al-CFRP),它是由铝碳纤维加固塑料与储氢合金构成的混合器,质量和体积能量密度都较高,可储氢5kg。由上可知,经过对储氢容器材质的改进及辅助储氢物质的添加,可以更好地发挥压缩储氢技术的优点。该技术凭借其简单易行的特点,有望成为最为普遍的氢能储运技术。
2.2液态氢存储技术
液化储氢技术是将纯氢冷却到-526K使之液化,然后装到低温储罐储存。为了避免或减少蒸发损失,储罐必须是真空绝热的双层壁不锈钢容器,2层壁之间除保持真空外还要放置薄铝箔来防止辐射。该技术具有储氢密度高的优点,对于移动用途
的燃料电池而言,具有十分诱人的应用前景。然而,由于氢的液化十分困难,导致液化成本较高;其次是对容器绝热要求高,使得液氢低温储罐体积约为液氢的2倍,因此目前只有少数汽车公司推出的燃料电池汽车样车上采用该储氢技术。
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