储氢材料的发展现状与研究前景

所属分类：建筑论文阅读324次时间：2019-07-12 10:10

本文摘要：摘要：众所周知，氢能的发现使得清洁新能源的范围进一步扩大，作为替代化石燃料的首选能源之一，氢能的可再生性和环保效应被各个领域广泛应用。氢能越来越成为人类生产发展中不可或缺的一部分，因此，对氢能储存技术的发展要更进一步的探索与完善。目前，氢

　　摘要：众所周知，氢能的发现使得清洁新能源的范围进一步扩大，作为替代化石燃料的首选能源之一，氢能的可再生性和环保效应被各个领域广泛应用。氢能越来越成为人类生产发展中不可或缺的一部分，因此，对氢能储存技术的发展要更进一步的探索与完善。目前，氢气的储存技术面临瓶颈，严重阻碍了氢能的发展。鉴于此，本文主要就储氢材料的发展现状和研究前景做简单阐述。

　　关键词：氢气;储氢材料;发展现状;研究前景

材料工程论文发表

　　引言：

　　就目前来看，氢气高效、安全储存的技术问题是一个难点。随着氢能新能源的不断发展和利用，对储氢材料的要求也越来越高，虽然市场上，也出现了一些比较优势的储氢材料，但是，由于储氢技术的限制，储氢材料还不能完全充分地被高效应用，比如固体储氢材料和新型炭质材料，都是具有发展前景的储氢材料，在后续人类生产发展中起着重要的作用。

　　一、储氢材料的发展现状

　　氢是自然界最普遍的元素，也是可循环利用的元素，凭着热值高、无污染的优势被列为未来最具有潜力的能源之一，但是目前氢的储存是发展氢能的难点之一，必须亟待解决，而储氢材料的发展现状，也是值得关注的一个问题。

　　1.物理吸附材料

　　物理吸附材料主要是通过表面积高的多孔材料，来实现对氢气的可逆吸附，这种储氢材料的优势在于方式简单，并且储氢容易，受到业内人士的广泛好评。物理吸附材料种类丰富，大多数在生活中都十分常见，比如：石墨、活性炭等等，这其中，因为大多数的材料在吸收氢能的过程中，需要较低的温度才可以进行，所以常温往往会影响这类材料的作用，因此这类物理吸附材料，可以对氢动力的移动装置产生重要影响。

　　2.碳基储氢材料

　　碳基储氢材料的应用也十分广泛，因其具有高度的无序多孔结构，不光除了可以应用在氢能的储存上，还可以在干燥剂、净化器和解毒剂等方面有重要作用。碳基储氢技术是在碳质材料的基础上实现的，碳质材料是无机多孔材料，具有很强吸附气体，比如，沸石、海泡石等，但就目前来看，在储氢技术上研究最多的就是沸石，沸石的孔道结构非常规则，十分有利于储氢技术的发展。因此，沸石无机多孔材料的应用也十分广泛。

　　3.金属有机框架储氢材料

　　比起其他的储氢材料，金属有机框架储氢材料的优势更多，因其有着巨大的比表面积而出名，金属有机框架储氢材料在氢的运输和储存上功能极大，尤其是在氢的长距离运输中和长期储存上，更是别的储氢材料不可比拟的，金属有机框架储氢材料的吸氢效果极好，具有纯度高和结晶度高的优点，但是这种材料也不是完美的，在储氢的过程中也出现了一些问题，比如技术操作复杂，脱氢反应率低等等，但这同时也是储氢技术研究目前正在攻关的难题。

　　二、储氢技术发展现状

　　1.碳纳米管吸附储氢

　　碳纳米管吸附储氢是依靠碳纳米管的结构优势来完成的，首先，碳纳米管的中空分层结构为分子吸附提供了空间。其次，碳纳米管有着很大比表面积，在管道结构中分布，可以实现很强的毛细吸附性能，在气体吸附上有着很强的作用。最后，碳纳米管的直径吸附量惊人，和其他的吸附材料相比，碳纳米管的吸氢能力更强。总的来说，碳纳米管的比表面积和吸附区域与吸附量是成正比的关系，在吸附储氢的过程中作用突出，是目前吸附储氢方面比较成熟的技术。

　　2.碳纳米纤维吸附储氢

　　碳纳米纤维比表面积大，在吸附储氢的过程中，就会有大量的气体被粘附在纳米纤维的表面，这时候，氢气储存的主要通道就形成。氢气分子通过纳米纤维的层间距，在层面之间形成巨大的动力直径，再加上碳纳米纤维的中控管道，使得碳纳米的毛细作用开发，氢气开始凝结在中空管道中，这个过程持续，碳纳米纤维就会具备超级的储氢能力。通过一系列的实验数据，可以看出，在常温下，碳纳米纤维材料可以直接吸附氢气，也可以直接解吸氢气，而且，在这个过程中，碳纳米纤维的储氢密度相当客观，实现储氢效率的提升，因此，碳纳米纖维材料吸附储氢技术的发展远景也十分广阔。

　　三、储氢材料发展前景

　　储氢技术的发展需要更进一步的发展，才能发掘更具优势的储氢材料，才能使得氢能的开发更加便捷，才能使得新能源的利用更加广泛。虽然在研究的过程中，氢能材料的发展和研究还存在许多问题，但是随着科学技术的不断进步和储氢材料的开发与研究的不断探索，储氢技术的水平一定会有一个质的飞跃。目前，全世界范围内的储氢技术都相差很大，这是一个不容忽视的问题，大多数的储氢技术和储氢材料，都在等着基础研究和开发适用的进步。因此，各个国家的相关工作人员和研究人员应该高度重视储氢技术的发展，不断发掘储氢技术的技术优势，实现储氢技术的实用化和规模化。

　　四、结束语

　　纵观技术发展的趋势，可以看出，储氢技术的研究和发展的最终结果都是集中在新型的材料选择上，如今，在很多材料在储氢技术方面都表现出比其他材料更优的性能，虽然一些材料的研究处在初始阶段，但是随着科技的不断进步和升级，储氢材料的应用和发展会更加广阔。

　　参考文献：

　　[1]周素琴，程晓春，居学海，朱小红，储氢材料的研究进展[J].材料科学与工程学报[J].2010.28(5)：783-790

　　[2]刘永峰，李超，高明霞，潘洪革。高容量储氢材料的研究进展[J].自然杂志.2011.33(1)：19-26

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