物理吸附儲氫的最佳條件分析.pdf

1、化石能源已經(jīng)瀕臨枯竭，同時由于其大量使用，給地球環(huán)境帶來了巨大負(fù)面影響。尋找一種儲量豐富、清潔、可再生的新型能源迫在眉睫。氫氣是未來的一種理想燃料，但是它必須從水或其他化合物中生產(chǎn)出來，所以目前只能說是一種能量載體而非能源。要實現(xiàn)氫的大規(guī)模使用必須先解決氫氣的生產(chǎn)和儲存問題。在這些問題中，氫氣的安全儲運(yùn)是氫能應(yīng)用需要解決的一項關(guān)鍵技術(shù)，普通的壓縮儲氫和液態(tài)儲氫花費大、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)。
　　理想的儲氫方法是固態(tài)儲氫，即在常溫常壓附近將氫氣吸附在某種固體材料上。美國能源部制定的未來儲氫目標(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氫氣的充氣時間小于3分鐘，整個儲存系統(tǒng)要安全、耐用、便宜。
　　固體儲氫可粗略分為兩類：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時有很大的氫氣吸附量，但在298 K時其儲氫量卻不足1 wt%。物理吸附在室溫下的儲氫量之所以很低是因為它們與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，本文基于Langmuir單層吸附模型分析了壓強(qiáng)、溫度和吸附熱對物理吸附的影響。推薦的物理吸附壓強(qiáng)為50～100 bar，在室溫下要實現(xiàn)最大吸附，其結(jié)合能必須達(dá)到-33.5 kJ/mo