新型含能体能源：氢能及储氢技术的进展

新型含能体能源氢能及储氢技术的最新进展论文关键词氢能制氢技术储氢技术论文摘要氢能是21世纪解决化仃能源危机和缓解环境污染问题的标色能源实现氢能的利用，氢的储运是目前要解决的关键问题文章综述了氢气制备技术和储备技术的最新研究进展，并探讨了制氢与储氢技术的关键问题最后对进一步的研究进展进行展望，提出了可供研究的课题方向0引言资源减少、能源短缺、环境污染日益严重为了我国经济可持续发展的战略国策，寻找洁净的新能源和可再生能源来替代化石能源已经迫在眉睫氢能以英热值高、无污染、来源丰富等优点，越来越受到人们的重视，被称为21世纪的理想能源是人类能够从自然界获取的、储量非常丰富而且高效的含能体能源1国内外氢能发展状况氢能广泛应用的关键，在于研制出成本低的制氢技术目前，氢能利用技术开发已在世界主要发达国家和发展中国家启动，并取得不同程度的成果美国已研制成功世界上第一辆以氢为燃料的汽车，可将60%-80%的氢能转换成动能，其能虽转换率比普通内燃机高一倍1989年，美国太平洋能源公司发明了能大量生产廉价氢燃料的新技术可用于水分解的一种化学催化剂用这种方法分解出来的氢成本很低，因而成为世界上最便宜的燃料现代工业能制取的方法很多如表2所示表1获取氢气的方法table.1methods ofacquire hydrogen序号方法举例1轻金属与酸碱反应2Na+2H2O2NaOH+H2uarr;2AI+2NaOH+2H2O2NaAIO2+3H2uarr;2天然气分解制氢CH4+H2OCO+3H23水煤气法制氢H2O+CCO+H24电解水制氢阴极:2K++2H2O+2e・2K+2OH-+H2uarr;阳极:20H-H20+

0.502+2e-5热化学循环分解水法纯水的分解温度要高达40000以上,热化学循环分解水制氢就是在降低这一温度的条件下促使水分解，生产氢气和氧气但是没有真正可以规模生产，实现现实社会生产力的方法代替常规能源的制氢工艺并不成熟，也没有很好的成功实例当代工业的制氢方法主要有以下三种⑴从含坯的化右燃料中制氢这是过去以及现在采用最多的方法用蒸汽和煤作原料的基本反应过程为C+H20rarr;C0+H2用蒸汽和天然气为原料的基本反应过程CH4+H2Orarr;C0+3H2上述反应均为吸热反应，反应过程中所需的热量可以从煤或天然气的部分燃烧中获得，也可利用外部热源【5】现在氢的制取大都是以天然气为原料，但是天然气和煤炭都是宝贵的燃料和化工原料，其储量有限，用它们来制氢显然摆脱不了人们对常规能源的依赖和对自然环境的破坏分解水所需要的能量由外加电能提供为了提高制氢效率，电解通常在高压下进行，采用的压力多为3-5MPa目前电0解效率约为50%-70%［5］由于电解水的效率不高目前需消耗大量的电能，因此利用常规能源生产电能来大规模的电解水制氢显然也是不合算的⑶热化学制氢这种方法是通过外加高温使水起化学分解反应来获取氢气到目前为止虽有多种热化学制氢方法，但总效率都不高，仅为20%-50%,而且还有许多工艺问题需要解决依靠这种方法来大规模制氢还有待进一步研究⑴微生物制氢利用微生物在常温常压下进行酶催化反应可制得氢气近年来，已查明在常温常压下以含氢元素物质包括植物淀粉、纤维素、糖等有机物和水进行生物酶催化反应来制得氢气的微生物可分为5类异养型厌氧菌、固氮菌、光合厌氧细菌、蓝细胞和真核藻类其中蓝细胞和•核藻类产氢所利用的氢源是水异养型厌氧菌、固氮菌、光合厌氧细菌所利用的氢源是有机物拨氢能转化的能量来源来分，异养型厌氧菌，固氮菌依靠分解有机物产生ATP来产氢；而直•核藻类、蓝细胞、光合厌氧细菌则能通光合作用将太能转化为氢能［61近年来发现有30种化能异养菌可以发酵糖类、醇类、有机酸等产生氢气，其中有些细菌产氢气能力较强，发酵1g的匍萄糖可以产生约

0.5L的氢气，匍萄糖总利用率达65%以上而天然产氢的光合细菌据报道也有十几种之多，英中也有些细菌产氢气能力较强四方晶体结构的NaAIH4,是另一种有前途的储氢材料NaAIH4的储氢量约为

5.6w t%,NaAIH4的脱氢过程是根据下面的化学反应⑺、⑻进行的3NaAIH4rarr;NaAIH6+2AI+3H2uarr;Na3AIH6rarr;3NaH+AI+3/2H2uarr;碳系列储氢材料对碳系列储氢材料的研究是近些年兴起的一个热门课题大家知道，由于碳的多孔结构和碳原子对气体分子的特殊吸引作用，碳对几乎所有的气体都存在或大或小的吸附作用所以把它作为一种储氢材料来研究也就是自然而然的事目前对碳系列储氢材料的研究主要是集中在石墨、活性碳、纳米碳管和纳米碳纤维等方而，纳米碳管和纳米碳纤维之所以成为一种热门的储氢材料，一是它们的储氢量大，一般也达到10wt%,有的甚至达到60wt%以上但此前曾有科学工作者对此进行检验，却以失败告终，然苴储氢量比储氢合金高却是不争的事实3结语当前我国经济持续高速增长，能源需求量持续上涨，能源战略储备严重低下，国际石油市场的波动已经对我国经济社会发展产生明显影响，由此而产生的矛盾已经成为遏制我国长期健康可持续发展的战略瓶颈率先全而启动氢经济是我国取得长期战略优势的关键因此，集中优势力量发展清洁高效的氢能源也许是我国抢先进入氢经济，摆脱百年来科技和战略落后，走可持续健康发展的最佳切入点右能减排，保护环境是人类实现可持续发展的迫切要求，而清洁能源的开发及利用，是一种切实可行的道路，以氢能经济为主的工业经济模式将在可期的未来，给人类生活带来巨大变革氢能研究的舞台是广阔的，研究开发氢能将大有作为.参考文献

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