多壁碳纳米管吸附储氢性能的研究.pdfVIP

第29卷 第6期 太 阳 能 学 报 Vo1．29，No．6 20O8年6月 A( -A ENERGIAE SOLARIs SINICA Ju．．，2008 多壁碳纳米管吸附储氢性能的研究 姚运金 ，张素平2，颜涌捷2 (1．合肥工业大学化工学院，合肥 230009~2．华东理工大学资源与环境工程学院，上海 200237) 摘 要：采用容量法研究温度在273—300 K范围内，压力升高到10 MPa时多壁碳纳米管的吸附储氢性能。采用 SEM、TEM和低温N2吸附对碳纳米管的微观结构进行表征。结果发现，在相同压力下吸附量随温度的增加而降低， 表明碳纳米管的吸附主要是物理吸附。采用Clausius-Clapeyron方程解析了氢气在碳纳米管上的等量吸附热，平均 值为9．1 kJ／mol。 关键词：碳纳米管；吸附储氢；吸附热 中图分类号：TK519 文献标识码：A 粉末状催化剂平铺在石英舟上，放于管式炉的恒温 0 引 言 区中，在氮气气氛下(流量为500 mlJmin)升温到 储氢技术被认为是氢能利用面向实用化、规模 400℃，通入氢气，还原催化剂，流量为100 mL／min， 化的关键n ]。近年来，关于碳纳米管储氢方面的 还原时间为30 min，升温到700℃，通入乙炔，流量为 论文不断发表MJ，但是实验做出的储氢量有很大的 50 mL／min，反应1h，最后在氮气的气氛下冷却。粗 分散性，而且最大储氢量也不能很好地重复，相应的 产物中含有较多杂质，需进行纯化处理，即用浓硝酸 吸附储氢机理还没有完全弄清楚。而测定吸附热是 (AR)和氢氟酸(AR)进行纯化反应，然后用去离子水 研究吸附机理的重要手段之一，但是这方面的文献 充分洗涤并过滤烘干。 较少l1]。Zhoul5 研究了不同温度下的碳纳米管的吸 1．2 碳纳米管的储氢方法 附储氢性能，认为碳纳米管的吸附储氢机理与活性 碳纳米管储氢采用容量法测量 J，所采用的装 炭相似，计算出的等量吸附热约为 1．7 kJ／tool。 置(与Sieverts装置相似)如图1所示。该装置由样 Yoshitsugul6 用重量法研究了单壁碳纳米管的储氢性 品池、储气室、气源、真空系统、压力传感系统及连接 能，并得出不同结构的碳纳米管的吸附热有很大差 管线、阀门等组成。使用高纯氢气为氢源(纯度为 异。 99．999％)，充氢压力高于13 MPa。吸附反应在超级 本文以Fe／SiO~为催化剂采用化学沉积法裂解 恒温水浴中进行，分别在273、283和300 K时测量碳 乙炔制备多壁碳纳米管，研究不同温度下的碳纳米 纳米管的吸附储氢量。 管的吸附等温线，采用Clausius．Clapeyron方程解析了 针对容量法测量重量储氢容量时存在的误差， 氢气在碳纳米管上的等量吸附热，发现与上述数 采用以下方法进行避免或消除：①泄漏。整个系统 据l5 ]迥异。因此，有必要作进一步研究，此外，本文 必须具有很好的气密性。每次实验前都需进行检 对碳纳米管吸附机制也进行了讨论。 漏，初始系统压力为13 MPa，每天的泄漏率(压力降／ 原始压力×100％)小于0．o5％时，即认为没有泄 1 实 验 漏。②储氢平衡过程中室温的变化。在10 MPa和 1．1 碳纳米管的制备与纯化 300 K的条件下，每降低1 oC就会引起约0．033 MPa 采用化学沉积法自行研制碳纳米管样品 。其 的压力降。如果这被误认为碳纳米管的重量储氢容 过程是：采用溶胶．凝胶法制备出Fe／SiO2催化剂