物理吸附儲(chǔ)氫的最佳條件分析.pdf

1、化石能源已經(jīng)瀕臨枯竭，同時(shí)由于其大量使用，給地球環(huán)境帶來(lái)了巨大負(fù)面影響。尋找一種儲(chǔ)量豐富、清潔、可再生的新型能源迫在眉睫。氫氣是未來(lái)的一種理想燃料，但是它必須從水或其他化合物中生產(chǎn)出來(lái)，所以目前只能說(shuō)是一種能量載體而非能源。要實(shí)現(xiàn)氫的大規(guī)模使用必須先解決氫氣的生產(chǎn)和儲(chǔ)存問(wèn)題。在這些問(wèn)題中，氫氣的安全儲(chǔ)運(yùn)是氫能應(yīng)用需要解決的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，普通的壓縮儲(chǔ)氫和液態(tài)儲(chǔ)氫花費(fèi)大、存在安全隱患，而且其能量密度分別只有4.4 MJ/L和8.4 MJ/L

2、，與汽油31.6 MJ/L的能量密度相差甚遠(yuǎn)。
　　理想的儲(chǔ)氫方法是固態(tài)儲(chǔ)氫，即在常溫常壓附近將氫氣吸附在某種固體材料上。美國(guó)能源部制定的未來(lái)儲(chǔ)氫目標(biāo)是質(zhì)量百分比為7.5 wt％，體積密度為70 g/L，操作溫度為-40—85℃，壓強(qiáng)為120 bar，6 kg氫氣的充氣時(shí)間小于3分鐘，整個(gè)儲(chǔ)存系統(tǒng)要安全、耐用、便宜。
　　固體儲(chǔ)氫可粗略分為兩類：物理吸附和化學(xué)吸附。物理吸附的主要材料為大比表面積多孔材料，如活性炭，納米結(jié)構(gòu)材

3、料和金屬有機(jī)骨架化合物等，這類材料在77 K時(shí)有很大的氫氣吸附量，但在298 K時(shí)其儲(chǔ)氫量卻不足1 wt%。物理吸附在室溫下的儲(chǔ)氫量之所以很低是因?yàn)樗鼈兣c氫分子的相互作用太弱，其結(jié)合能小于10 kJ/mol。關(guān)于物理吸附的理想結(jié)合能，科學(xué)家們具有不同的觀點(diǎn)，本文基于Langmuir單層吸附模型分析了壓強(qiáng)、溫度和吸附熱對(duì)物理吸附的影響。推薦的物理吸附壓強(qiáng)為50～100 bar，在室溫下要實(shí)現(xiàn)最大吸附，其結(jié)合能必須達(dá)到-33.5 kJ/mo