4第四章贮氢材料讲解.ppt

纳米碳管储氢-美学者Dillon1997首开先河 单壁纳米碳管束TEM照片 多壁纳米碳管TEM照片 纳米碳管吸附储氢： Hydrogen storage capacities of CNTs and LaNi5 for comparison (data deternined by IMR，RT，10MPa) 纳米碳管电化学储氢 开口多壁MoS2纳米管及其循环伏安分析 循环伏安曲线 纳米碳管电化学储氢 ???????????????????????????????????????????????????? 多壁纳米碳管电极循环充放电曲线，经过100充放电后? 保持最大容量的70％ 单壁纳米碳管循环充放电曲线，经过100充放电后 保持最大容量的80％ 碳纳米管电化学储氢小结 ?? ? 纯化处理后多壁纳米碳管最大放电容量为 1157mAh/g，相当于4.1％重量储氢容量。经过100充放电后，其仍保持最大容量的70％。 单壁纳米碳管最大放电容量为503mAh/g，相当于1.84％重量储氢容量。经过100充放电后，其仍保持最大容量的80％。 ???? ???? 纳米材料储氢存在的问题： 世界范围内所测储氢量相差太大：0.01（wt ） %-67 （wt ） %,如何准确测定？ 储氢机理如何 四、结束语－氢能离我们还有多远？ 氢能作为最清洁的可再生能源，近10多年来发达国家高度重视，中国近年来也投入巨资进行相关技术开发研究 氢能汽车在发达国家已示范运行，中国也正在筹划引进 氢能汽车商业化的障碍是成本高，高在氢气的储存 液氢和高压气氢不是商业化氢能汽车－安全性和成本 大多数储氢合金自重大，寿命也是个问题；自重低的镁基合金很难常温储放氢、位氢化物的可逆储放氢等需进一步开发研究, 碳材料吸附储氢受到重视，但基础研究不够，能否实用化还是个问号 氢能之路－前途光明，道路曲折！ 谢 谢 石油和煤是人类的两大主要能源，但由于资源有限，使用后带来环境污染等问题，新能源研究势在必行！ * 吸氢密度超过液态氢和固态氢的密度，轻便安全，使用也十分方便 * 1）氢气的贮存和运输 对贮氢装置的要求： （1）提高热传导性 （2）提供氢化物足够多的膨胀空间 （3）满足密封、耐压、抗氢脆的要求 （4）耐用、寿命长 2）氢能汽车 Fuel cell vehicles and Hydrogen filling stations 氢能汽车用氢化物满足的条件： （1）吸热能小； （2）放氢压力为零点几个MPa； （3）贮氢密度高； （4）性能劣化少； （5）成本低； （6）寿命长。 图4-5 MH氢汽车燃料供给系统 常用材料为: TiFe氢化物和Mg系氢化物。 3）在电池上的应用（高性能充电电池） 以氧化镍为正极、贮氢合金氢化物为负极的镍金属氢化物电池（Ni/MH）是在氢能源的研究开发基础上发展起来的一种高比容量、无污染的化学电源。 Fuel Cell for notebook computer 优点： （1）有较高的比能量，能量密度为Ni-Cd电池的1.5倍； （2）无镉的公害，不污染环境； （3）充放电速度快，记忆效应小；低温特性好； （4）与Ni－Cd电池的工作电压相同(1.2eV) Fuel Cell for notebook computer 用作电池用的贮氢材料还有以下要求： （1）电化学容量高，循环工作寿命长； （2）对电解液有良好的耐蚀性，对过充电时正极产生的氧要有良好的耐氧化性； （3）电催化活性高，反应阻力（氢过电压）小，氢扩散速率大，电极反应可逆性好； （4）在电池工作温度范围（-20~+60度）内有合适的氢平衡分解压（一般为10-4~10-1MPa） 稀土镍系合金能满足上述要求。 但存在容量衰减，自放电和价格高，应用范围小等问题。 MH-Ni电池工作原理 充电时正极反应：Ni(OH)2 + OH- → NiOOH + H2O + e- 　　负极反应：M + H2O + e- → MH + OH- 　　总反应：M + Ni(OH)2 → MH + NiOOH 放电时 正极：NiOOH + H2O + e- → Ni(OH)2 + OH- 　　负极：MH + OH- → M + H2O + e- 　　总反应：MH + NiOOH → M + Ni(OH)2 电池充放电过程示意图 镍氢电池具有能量密度高、循环寿命长、动力学性能良好、环境友好和安全性好等优点，广泛应用于便携式电子设备、电动工具、混合电动车（HEV）。就技术水平看，在各类动力电池中，镍氢电池的综合优势最为明显。 HEV用镍氢电池的使用寿命达到了8年或者是16万公里。目前85