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储氢材料概述PPT课件

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储氢材料课件

储氢材料课件
安全问题
确保储氢材料在使用过程中的安全性，解决潜在 的安全隐患。
05
结论与展望
储氢材料的重要地位与作用
01
能源储存与运输
储氢材料作为高效的能源储存和运输介质，具有高能量密度和易于储
存的优点，为可再生能源的大规模利用提供解决方案。
02
节能减排
储氢材料可以用于制备氢气，替代传统的化石燃料，从而减少环境污
降低成本
通过改进制备工艺、寻找低成本原材料等方法，降低储氢材料的 成本，提高其竞争力。
实现规模化生产
提高储氢材料的生产效率，实现规模化生产，以满足市场需求。
储氢材料的技术突破与挑战
材料稳定性
提高储氢材料的稳定性，以确保其在多次充放电 循环后仍能保持良好的性能。
高效制氢技术
研发高效的制氢技术，以实现储氢材料的快速充 放和高效利用。
用于电动汽车、无人机等移动设备，提供可靠的 能源供应，提高续航能力。
分布式能源系统
利用储氢技术将可再生能源储存，在需要时释放 ，有效解决可再生能源发电的不稳定性问题。
燃料电池领域
质子交换膜燃料电池（PEMFC）
储氢材料作为氢源，为燃料电池提供高纯度氢气，适用于汽车、航空航天等领域 。
固体氧化物燃料电池（SOFC）
重要影响。
常见的储氢材料晶体结构
02
如金属有机框架(MOFs)、配位聚合物(CPs)、共价有机框架
(COFs)等。
晶体结构与孔径和比表面积的关系
03
储氢材料的孔径和比表面积对其储氢性能也有重要影响，这些
性质又与晶体结构密切相关。
储氢材料的物理性能
孔径和比表面积
储氢材料通常具有较大的孔径和比表面积，这样 可以提高其储氢能力。

稀土储氢材料PPT课件

稀土储氢材料PPT课件
第21页/共33页
(3)在一密封容器中，金属氢化物所释放出 氢的压力与温度有一定关系，利用这种压 力可做机械功；
(4)金属氢化物在吸收氢过程中还伴随着 电化学性能的变化，可直接产生电能，这 就是电化学功能。
第22页/共33页
充分利用这化学、机械、热、电 四大功能，可以开发新产品；
同时，吸、放氢多次后，金属氢 化物会自粉碎成细粉，表面性能非常 活泼，用作催化剂很有潜力，这种表 面效应功能也很有开发前途
第3页/共33页
2.储氢合金材料的储氢原理
金属贮氢的原理在于金属(M)与氢生成金属氢化物(MHx) ：
M + xH2 → MHx + H（生成热）
金属与氢的反应，是一 个可逆过程。正向反应， 吸氢、放热；逆向反应， 释氢、吸热。改变温度 与压力条件可使反应按 正向、逆向反复进行， 实现材料的吸释氢功能。
第6页/共33页
以LaNi5 为代表的稀土储氢合金被认为是 所有储氢合金中应用性能最好的一类。 优点：初期氢化容易，反应速度快，吸-放氢 性能优良。20℃时氢分解压仅几个大气压。
缺点：镧价格高，循环 退化严重，易粉化。
第7页/共33页
AB5型-LaNi5
La Ni
H
八面体间隙
四面体间隙
第8页/共33页
第30页/共33页
2015-2019 年稀土储氢材料 行业市场价格专题 深度调研及未来发 展趋势研究预测报告
第31页/共33页
2011-2015 年稀土储氢材料 市场现状趋势战略 调查及供需格局分析 预测报告
谢谢
第32页/共33页
感谢您的观看！
第33页/共33页
微生物法
储氢系统
输送系统 氢的利用

储氢材料简介精选课件 (一)

储氢材料简介精选课件 (一)

储氢材料简介精选课件 (一)
储氢材料是一种用于储存氢气的材料，是未来氢能源发展的重要组成部分。

因为氢气是一种很容易燃烧的气体，而且能量密度高，因此储氢材料的研发和应用对于氢能源的发展具有重要意义。

本文将为大家介绍一些储氢材料的基本信息和特点。

一、金属储氢材料
金属储氢材料是最早被研究和应用的储氢材料之一。

金属储氢材料的优点是氢气吸附能力强，氢气释放速率高，储氢量大。

但其缺点也是显而易见的，金属储氢材料本身质量较大，不便于携带和使用。

二、碳基储氢材料
碳基储氢材料是一种储氢材料，其基本原理是将氢气吸附在碳材料表面上。

其优点是储氢量大，可重复使用，成本低廉，但其缺点也非常明显，碳基储氢材料的反应速率较低，吸氢量和释氢量不稳定。

三、氮杂环化合物储氢材料
相比于其他储氢材料，氮杂环化合物储氢材料的储氢量更高。

其优点是储氢量大，对氢气的吸附和释放速度快，但其缺点也很明显，需要高温和高压环境才能实现氧化物的还原或者还原氧化物。

四、化学储氢材料
化学储氢材料是利用化学反应将氢气储存在其内部的储氢材料。

其优点是原料易得，储氢周期长，但其缺点也非常明显，从化学反应的角
度来看，储氢和释氢的过程较为复杂，容易发生不可逆反应，因此化学储氢材料在实际应用中存在一定的难度。

总之，储氢材料的研究和应用是未来氢能源发展的重要组成部分。

通过对现有储氢材料的研究和开发，实现氢能源的可持续发展。

金属材料之储氢材料ppt课件

金属材料之储氢材料ppt课件

p
2 H
2
H M
A一B:为吸氢过程的第二步，固溶体进一步与氢反应，
产生相变，形成金属氢化物;
B点以后：为第三步，氢溶入氢化物形成固溶体，氢压
增加。
提高温度，平台压力升高，但有效氢 容量减少
.
21
p-c-T曲线是衡量贮氢材料热力学性能的重要特
性曲线。通过该图可以了解金属氢化物中能含多
少氢(％)和任一温度下的分解压力值。 p-c-T曲线
动植物的生存！！！
人类的出路何在？－新能源研究势在必
行！！！
.
2
对中国来说，首要的是开发水力资源和 生物质能，其次是发展地热能、风能和 太阳能。太阳能和风能的利用存在较大 的新材料问题。
太阳照射到地面的能量相当于全球能耗 的1.6万倍，既无污染，又是永久性能源。 可惜太阳辐射到地球的能量密度太低， 只有1kW/m2，还受气候影响。
.
3
太阳能的利用形式主要有两种:－是热能的直接 利用，如利用镜面或反射槽将太阳光聚焦在收 集器上，由中间介质吸热产生蒸汽，推动气轮 机组发电，美国单台容量己达80MW；另一种形 式是利用小型太阳能装置为房屋采暖供热，现 己大量应用。研制高效、长寿、廉价的光伏转 换材料已成为目前能源新材料领域的重要课题。
缺点：
氢吸、放动力学性能差：释放温度高， 250℃以上，反应速度慢，氢化困难
抗蚀能力差，特别是作为阴极贮氢合
金材料。
.
31
⑵稀土系合金
以LaNi5 为代表的稀土储氢合金被认为是所有 储氢合金中应用性能最好的一类，荷兰Philips实 验室首先研制
. 初期氢化容易, 反应速度快, 吸-放氢性能优良, 20℃ 时氢分解压仅几个大气压. 但是镧价格高, 循环退 化严重,易粉化.

储氢合金及应用PPT课件

储氢合金及应用PPT课件
尘和有害气体 → 清洁能源 • 氢的发热值在所有化石燃料、化工燃料和生物燃料中最高，
(1.21-1.43)X105kJ/kg•H2，是汽油发热值的3倍，焦炭发热 值的4.5倍
可编辑课件
4
• 氢的燃烧性能好，点燃快，可燃范围宽，燃点高，燃烧速 度快
• 在所有气体中，氢气的导热性最好，比大多数气体的导热 系数高10倍，是极好的传热载体
可编辑课件
16
家庭用氢前景图
可编辑课件
17
复合能源系统： • 氢作为储能介质 → 太阳能-氢能系统 • 阳光充足的夏季和白天 → 光发电电解水制氢，通过储氢
材料储氢，太阳能 → 转化成氢的化学能 • 夜晚和冬季 → 利用氢运行燃料电池，或氢气的其它利用
可编辑课件
18
太阳能－氢能系统的结构概念图
可编辑课件
19
（3）储氢材料
储氢材料： • 能在适当的温度和压力下，大量可逆地吸收、释放氢的材
料 • 储氢材料可大致地分为三大类：金属储氢材料、非金属储
氢材料、有机液体储氢材料 • 是氢能系统中作为氢储存与输送载体的重要候选材料 →
成为氢能技术开发中的关键材料之一 • 储氢材料的研究开发与应用已成为国内外的热门研究课题
（hydrogen storage and transportation）、氢的利用 （hydrogen utilization）三大关键系统 • 每个系统都在发展各自的相应技术
可编辑课件
9
制氢技术： • 化石燃料制氢，以煤、石油或天然气等作原料制氢，产量
大，效率高，但伴有大量CO2排放 • 水分解制氢，可通过电解、热化学循环分解、光化学分解
大量氢气，当提高温度或减压时，放出氢气 • 吸氢量一般均大于金属储氢材料，可达4-10wt.%

氢储存运输及加注技术教学课件：4.1储氢材料简介

氢储存运输及加注技术教学课件：4.1储氢材料简介

骨
架
中
多孔
吸附剂
物理作用
吸附
储氢材料简介
储氢材料的分类
金属储氢材料
➢ （化学方式储氢）
储
碳质储氢材料
➢ （物理方式储氢）
氢 材
无机离子型化合物储氢材料
➢ （化学方式储氢）
料
有机液体化合物储氢材料
➢ （化学方式储氢）
金属有机物骨架化合物储氢材料 ➢ （化学方式储氢）
储氢材料简介
储氢材料的分类
金属储氢材料 合金氢化物材料，其储氢密度是标准状态下 氢气密度的1000倍。
4
具有优良的抗毒性能，在空气中稳定、安全性好，不易受 N2、O2、 H2S等杂质 气体毒害。
5
在设计生产时还应注意要尽量使其具有价格低廉、不污染环境、制造工艺简单、 容易制造等特性。
储氢材料简介
储氢材料的要求
在电化学条件下，储氢还要考虑以下因素： 1 在氢的阳极氧化电位范围内，储氢材料应具有较强的抗氧化能力； 2 在电解液中，储氢材料应具有良好的化学稳定性； 3 储氢材料应具有优良的导电、导热性能。
储氢材料简介
广义上讲
储氢材料的重要功能是担负能量储存、转换和输
储
送的功能，可以简单地理解为载能体或载氢体。
氢 材
储氢材料的可逆 反应热
➢ 构成载热体系，完成热能的储存、转换和输送任务；
料
的 定
电能
相互转换
化学能
义 ➢ 利用储氢材料储存化学能的特性，可构成载电系统，使电能可以储存和转换。
储氢材料自然可 构成载氢体系
储氢材料简介
储氢材料的分类
无机离子型化合物储氢材料
➢ 具有相对较高的储氢质量比和良好的吸／放氢性能

储氢材料课件


速吸放氢速率和良好平衡的储氢材料能够提高设备的充放氢效率。
储氢材料的性能评估
评估指标
评估储氢材料的性能主要依据其储氢能力、吸放氢速率 、可逆性、稳定性等指标。这些指标可以通过实验测试 获得。
材料筛选
根据实际应用需求，通过对比不同储氢材料的性能指标 ，可以筛选出适合特定应用的储氢材料。
材料改性
为了进一步提高储氢材料的性能，可以通过改性手段对 其进行处理，如表面改性、掺杂改性等，以改善其物理 化学性质。
储氢材料课件
xx年xx月xx日
目 录
• 储氢材料概述 • 储氢材料的性质与性能 • 储氢材料的制备方法 • 储氢材料的研究进展 • 储氢材料的未来发展趋势与挑战 • 结论与展望
01
储氢材料概述
储氢材料的定义
储氢材料是一种能够可逆地吸收和释放氢气的材料。 储氢材料通常具有较高的比表面积、良好的化学稳定性和较低的成本。
提高储氢材料的储氢性能
发展新型高性能储氢材料
研究新型高性能储氢材料的结构和性能，提高储氢材料的储氢 容量和储氢效率。
优化储氢材料的吸放氢性能
通过优化储氢材料的吸放氢性能，实现快速、可逆的吸放氢反应 ，提高储氢材料的实用性和安全性。
研究多尺度储氢材料
从纳米到宏观尺度，研究不同尺度储氢材料的性能和优化方法， 实现多尺度协同优化。
优化储氢材料的合成方法
改进和优化储氢材料的合成方法，实现低成本、大规模、可持续的制备和应用。
解决储氢材料的安全性和环境影响问题
1 2
提高储氢材料的安全性
研究储氢材料的热稳定性、化学稳定性、抗毒 性等安全性能，提高其使用安全性和可靠性。
降低储氢材料的环境影响
研究储氢材料的生命周期评估和环境影响，降 低其对环境的影响，实现可持续发展。

储氢材料综述ppt课件

储氢材料研究概况
1
目录
储氢材料的要求 储氢材料的分类 小结
2
储氢材料的要求
单位质量、单位体积吸氢量高 不易于空气中的气体反应 用于储氢时生成热小 反复吸放氢时粉化倾向小 成本低
3
储氢材料分类
物理方式储氢 化学方式储氢
4
物理方式储氢
活性炭、碳纳米材料等利用物理吸附储氢。 活性炭
AH2+B↔ABx+xB 反应焓较小,从而降低了 氢化物的分解温度,且易 于可逆加氢反应的进行
不同脱氢反应路径焓变示意图[3]
22
小结
I. 金属（合金）储氢存在着储氢量低等问题，常用改变 元素化学计量比、元素替代等方法改善其性能。
II. 络合氢化物储氢量高，但是放氢困难，常用掺杂等方 法改善其性能。
24
谢谢观看
25
23
参考文献
[1]胡子龙. 贮氢材料[M]. 北京：化学工业出版社, 2002. [2]Liu Y,Chu L,Zhou H,Gao M,Wang Q.A novel catalyst precursor K2YiF6 with remarkable synergetic effects of K,Ti and F together on reversible hydrogen storage of NaAlH4[J]mun,2011,47:1740-1742. [3]Vajo J J,Olson G L.Hydrogen storage in destabilized chemical systems[J].Scripta Mater,2007,56:829-834. [4]李永涛.配位氢化物的储氢特性研究[D].复旦大学,2011.

储氢材料综述 ppt课件


优点：吸氢量大、易活化、不易中毒、平衡压力适 中、滞后小、吸放氢快等。
缺点：易粉化、成本高。
ppt课件
9
A2B型
典型代表：Mg2Ni
在1.4 MPa、200℃条件下： Mg2Ni+2H2 ↔Mg2NiH4
储氢量约3.6wt％。
优点：密度小、储氢容量高、价格低廉、资源丰富。
缺点：活化困难，反应速度慢，放氢温度高。
ppt课件
12
V和V基固溶体
典型代表：(V0.9Ti0.1)0.95Fe0.05
储氢量约3.7wt%。
优点：储氢密度较大，平衡压适中，能在室温条件下大 量储氢，尤其是抗粉化性能好
缺点：合金熔点高、价格昂贵、制备相对比较困难、对 环境不太友好、不适合大规模应用
ppt课件
13
金属储氢材料的改良： 改变化学计量 元素替代
7
金属（合金）储氢材料分类：
A5B A2B AB
A元素化 物的吸热型金属
AB2
V和V基固溶体
ppt课件
8
AB5型
典型代表：LaNi5
室温下，与几个大气压的氢反应： LaNi5+3H2 ↔LaNi5H6
储氢量约1.4wt％。
第三步反应温度在400℃以上，明显不适合车载使用。 因此以前两步为主，放氢量约7.9wt%
ppt课件
16
硼氢化物
典型代表：LiBH4
LiBH4 ↔LiH+B+3/2H2 （600K） ∆H=69kJ/molH2 放氢量约13.8wt%。
LiBH4中加入LiNH2反应如下： LiBH4+2LiNH2 ↔Li3BN2+4H2 （450K） ∆H=-23kJ/molH2。 放氢量约7.9wt%～9.5wt%。

第四章储氢材料正式版ppt课件

值
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
（1） 体积比较
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
Position for H occupied at HSM
Hydrogen on Tetrahedral Sites
Hydrogen on Octahedral Sites
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
▪ (LiAlH4在TiCl3、 TiCl4等催化下180℃ ，8MPa氢 压下获得5％的可逆储放氢容量)
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
金属配位氢化物的主要性能
▪ 化石能源的使用正在给地球造成巨大的生态 灾难－温室效应、酸雨等严重威胁地球动植物的生存
▪ 人类的出路何在－新能源研究势在必行
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
1.2 氢能开发,大势所趋
因此，高容量贮氢系统是贮氢材料研究 中长期探求的目标。
经营者提供商品或者服务有欺诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
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Hydrogen on Octahedral Sites
2020/5/11
.
16
3.1 金属氢化物储氢
目前研制成功的： ➢ 稀土镧镍系 ➢ 钛铁系 ➢ 镁系 ➢ 钛/锆系
2020/5/11
.
17
稀土镧镍系储氢合金
❖ 典型代表：LaNi5 ,荷兰Philips实验室首先研制 ❖ 特点：
➢活化容易 ➢平衡压力适中且平坦，吸放氢平衡压差小 ➢抗杂质气体中毒性能好 ➢ 适合室温操作
❖ 经元素部分取代后的
MmNi3.55Co0.75Mn0.47Al0.3(Mm混合稀土，主要成分 La、Ce、Pr、Nd)广泛用于镍/氢电池
2020/5/11
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18
PCT curves of LaNi5 alloy
2020/5/11
.
19
钛铁系
典型代表：TiFe，美Brookhaven国家实验室 首先发明
人类的出路何在？－新能源研究势在必行！！！
2020/5/11
.
3
1.2 氢能开发，大势所趋
氢是自然界中最普遍的元素，资源无 穷无尽－不存在枯竭问题
氢的热值高，燃烧产物是水－零排放，无污
染 ，可循环利用
氢能的利用途径多－燃烧放热或电化学发电 氢的储运方式多－气体、液体、固体或化合物
2020/5/11
1
2
3
4
5
1.4wt%
per weight
1.8wt%
Mg NiH
2
4
3.6wt%
Carbon nanotube (RT,10MPa 氢压)
4.2wt%
0
1
2
3
4
5
Hydrogen storage capacity (wt%)
2020/5/11
.
13
三、储氢材料技术现状
3.1 金属氢化物 3.2 配位氢化物 3.3 纳米材料
2020/5/11
.
6
二、不同储氢方式的比较
气态储氢：
1) 能量密度低 2) 不太安全
1) 液化储氢：
1) 能耗高 2) 对储罐绝热性能要求高
2020/5/11
.
7
贮氢技术
类 型 典型技术 体积密度 重量密度 备 注
液态氢 71/37 g/l ~5wt% 20K,能耗大
物理 高压氢 39/24 g/l ~3.3wt% RT,70MPa
.
4
氢能系统建立条件
规模制氢技术贮氢技术 Nhomakorabea氢内燃机 燃料电池技术
制氢原料 能源
关键环节 亟待突破
2020/5/11
.
5
1.3 实现氢能经济的关键技术
廉价而又高效的制氢技术
安全高效的储氢技术－开发新型高效的储氢材料和安
全的储氢技术是当务之急
车用氢气存储系统目标：
IEA: 质量储氢容量>5%; 体积容量 >50kg(H2)/m3 DOE : >6.5%, > 62kg(H2)/m3
价格低 室温下可逆储放氢 易被氧化 活化困难 抗杂质气体中毒能力差
实际使用时需对合金进行表面改性处理
2020/5/11
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20
PCT curves of TiFe alloy
TiFe(40 ℃)
TiFe alloy
Characteristics:
❖ two hydride phases; ❖ phase (TiFeH1.04) & phase (TiFeH1.95 ) ❖ 2.13TiFeH0.10 + 1/2H2 → 2.13TiFeH1.04 ❖ 2.20TiFeH1.04 + 1/2H2 → 2.20TiFeH1.95
.
多壁纳米碳管TEM照片
2020/5/11
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22
镁系
典型代表：Mg2Ni，美Brookhaven国家实验 室首先报道
储氢容量高
jjkkl
资源丰富
价格低廉
放氢温度高（250－300℃ ）
放氢动力学性能较差
改进方法：机械合金化－加TiFe和CaCu5球磨，或复合
2020/5/11
.
23
钛/锆系
具有Laves相结构的金属间化合物 原子间隙由四面体构成，间隙多，有利于氢原
Seminar I
储氢材料概述
2020/5/11
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1
一、绪言
氢－二十一世纪 的绿色能源
2020/5/11
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2
1.1能源危机与环境问题
化石能源的有限性与人类需求的无限性－ 石油、煤炭等主要能源将在未来数十年至数百年内枯竭！！！
（科技日报，2004年2月25日，第二版）
化石能源的使用正在给地球造成巨大的生 态灾难－温室效应、酸雨等严重威胁地球动植物的生存！！！
子的吸附 TiMn1.5H2.5 日本松下（1.8％） Ti0.90Zr0.1Mn1.4V0.2Cr0.4 活性好 用于：氢汽车储氢、电池负极Ovinic
2020/5/11
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24
3.2配位氢化物储氢
碱金属（Li、Na、K）或碱土金属（Mg、 Ca）与第三主族元素(B、Al)形成
储氢容量高 再氢化难(LiAlH4在TiCl3、 TiCl4等催化下180℃ ，
加氢站指标
2020/5/11
.
10
二、不同储氢方式的比较
固态储氢的优势：
1)
体积储氢容量高
2)
无需高压及隔热容器
3)
安全性好，无爆炸危险
4)
可得到高纯氢，提高氢的附加值
2020/5/11
.
11
2.1 体积比较
2020/5/11
.
12
2.2 氢含量比较
0
LaNi H 56
TiFeH 1.9
Hydrogen storage capacity (wt%)
8MPa氢压下获得5％的可逆储放氢容量)
2020/5/11
.
25
金属配位氢化物的的主要性能
℃
2020/5/11
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26
3.3碳纳米管（CNTs）
1991年日本NEC公司Iijima教授发现CNTs
2020/5/11
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纳米碳管储氢-美学者Dillon1997首开先河
单壁纳米碳管束TEM照片
2020/5/11
方法 大比表吸附剂
~1wt%
80K
纳米碳管
<2wt% 可逆存放量
金属氢化物 >100 g/l
化学 方法
有机液体
~50 g/l
其他含氢物质 63/22 g/l
<2wt% 可实用速度吸\放氢量 ~7wt% 苯理论量 >4wt% 30%NaBH4溶液
2020/5/11
.
8
日本加氢站
2020/5/11
.
9
2020/5/11
.
14
金属氢化物储氢特点
反应可逆
M + x/2H2
Des. Abs.
MHx + ∆H
氢以原子形式储存，固态储氢，安全可靠
较高的储氢体积密度
2020/5/11
.
15
Position for H occupied at HSM
Hydrogen on Tetrahedral Sites