水合物技術(shù)儲(chǔ)存氫氣反應(yīng)裝置
氫能源因具有來(lái)源豐富,、可再生、熱效率高和燃燒清潔等特點(diǎn)而受到廣泛重視,，作為清潔能源可替代石油,、天然氣和煤等短缺的化石燃料，將成為21世紀(jì)的綠色能源,。氫氣作為能源在我國(guó)的應(yīng)用主要集中在民用和交通領(lǐng)域,，城市現(xiàn)在大力推廣天然氣，在此之前多使用人工煤氣,，而人工煤氣中就含有體積分?jǐn)?shù)約50%的氫氣,，這是氫作為能源在民用領(lǐng)域的主要應(yīng)用，目前仍占一定的比例,。隨著氫能應(yīng)用研究的不斷深入,，特別是氫內(nèi)燃機(jī)汽車和以氫為燃料、通過化學(xué)作用產(chǎn)生電能作為動(dòng)力的燃料電池汽車技術(shù)日趨接近大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用,，氫的儲(chǔ)存技術(shù)顯得十分重要,。從某種意義上來(lái)說(shuō)，氫氣儲(chǔ)存是氫能應(yīng)用的瓶頸技術(shù),，大規(guī)模,、經(jīng)濟(jì)、高效和安全儲(chǔ)氫技術(shù)的發(fā)展將直接影響到氫能技術(shù)的推廣應(yīng)用,，尤其是在車輛和移動(dòng)工具方面,。
水合物技術(shù)儲(chǔ)存氫氣反應(yīng)釜，常用的氫氣儲(chǔ)存方法
由于氫具有質(zhì)量輕,，難以壓縮,，難以液化,，易燃、易爆,，高壓下可透過容器壁,，易與容器金屬形成氫化物而產(chǎn)生氫脆的特點(diǎn)，因此探索和尋找適用于大規(guī)模儲(chǔ)氫的技術(shù)將是一項(xiàng)重要的研究課題,。常見的儲(chǔ)氫技術(shù)一般基于化學(xué)反應(yīng),，如通過氫化物的生成與分解儲(chǔ)氫，或者基于物理吸附,，當(dāng)前大量的儲(chǔ)氫研究是基于物理吸附的儲(chǔ)氫方法,。目前，氫氣儲(chǔ)存主要有物理法和化學(xué)法兩大類,。
物理法主要有：高壓氫氣儲(chǔ)存,、低溫液化儲(chǔ)存、玻璃微球儲(chǔ)存,、活性炭吸附儲(chǔ)存,、地下巖洞儲(chǔ)存、碳納米管儲(chǔ)存(也包含部分的化學(xué)吸附儲(chǔ)存),、水合物儲(chǔ)存,。
化學(xué)法主要有：儲(chǔ)氫合金儲(chǔ)存、有機(jī)液態(tài)氫化物儲(chǔ)存,、無(wú)機(jī)物儲(chǔ)存等形式,。衡量一種氫氣儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)的依據(jù)有儲(chǔ)氫成本、儲(chǔ)氫密度和安全性等方面,。目前,，氫氣一般以高壓壓縮、低溫液化,、金屬氫化物,、有機(jī)氫化物和物理化學(xué)吸附等形式儲(chǔ)存。衡量?jī)?chǔ)氫性能的參數(shù)主要有兩個(gè)：體積儲(chǔ)氫密度和質(zhì)量?jī)?chǔ)氫密度,。體積儲(chǔ)氫密度為單位體積系統(tǒng)內(nèi)儲(chǔ)存氫氣的質(zhì)量,，質(zhì)量?jī)?chǔ)氫密度為系統(tǒng)儲(chǔ)存氫氣的質(zhì)量與整個(gè)儲(chǔ)氫系統(tǒng)的質(zhì)量(含容器、存儲(chǔ)介質(zhì)材料,、閥及氫氣等)之比,。高壓壓縮儲(chǔ)氫發(fā)展的歷史較早，是比較傳統(tǒng)而成熟的方法,，無(wú)需任何材料作載體,，只需耐壓和絕熱的容器，但是其儲(chǔ)氫效率很低，加壓到15MPa時(shí)質(zhì)量?jī)?chǔ)氫密度不超過3%,，而且存在很大的安全隱患,，成本也很高。低溫液化方式儲(chǔ)運(yùn)雖然質(zhì)量?jī)?chǔ)氫密度高(可以達(dá)到14%),，但液氫沸點(diǎn)僅20.38K,，氣化潛熱小，僅0.921kJ/mol,，而液氫的溫度與外界的溫度存在巨大的溫差,，因此稍有熱量從外界傳入容器，即會(huì)快速沸騰而損失,。儲(chǔ)氫合金的儲(chǔ)氫容量較大,，體積儲(chǔ)氫密度是相同溫度、壓力條件下氣態(tài)氫的1000倍,，其體積儲(chǔ)氫密度可高達(dá)40～50kg/m3，但其缺點(diǎn)是質(zhì)量?jī)?chǔ)氫密度低,，多數(shù)儲(chǔ)氫合金的質(zhì)量?jī)?chǔ)氫密度僅為1.5%～3%,。
相對(duì)于高壓壓縮儲(chǔ)氫和低溫液化儲(chǔ)氫，金屬氫化物,、碳納米管吸附,、水合物儲(chǔ)氫等固態(tài)材料氫氣儲(chǔ)存方法主要有以下潛在優(yōu)勢(shì)：較小的體積、較低的壓力(更高的能源效率)和更多高純度的氫氣產(chǎn)出,。壓縮氣體和液體儲(chǔ)存如今是商業(yè)上可行的方法,，但*符合成本效益的儲(chǔ)存系統(tǒng)還有待開發(fā)。另外還要關(guān)注儲(chǔ)存方法的安全性,，特別是對(duì)新的儲(chǔ)存方法,。從安全角度上考慮，在城市中建立儲(chǔ)存20～70MPa壓縮氫氣的大容量?jī)?chǔ)罐是不可行的,。液化氫氣需要給液化設(shè)備和儲(chǔ)存設(shè)備不斷供冷來(lái)維持20K或更低的低溫,。用水合物的形式儲(chǔ)存氫氣是近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的一種物理儲(chǔ)氫方法，該方法不但有較高的儲(chǔ)氫效率,，而且其原料(水或冰)也十分容易獲得,，另外，儲(chǔ)存的溫度也在液氮溫區(qū)以上,。由于氫氣水合物中的氫分子是通過氫鍵與水分子結(jié)合的,，并不需要形成化學(xué)鍵，所以釋放從而利用氫氣也容易得多,，水合物儲(chǔ)氫也適合于將氫氣在常壓下安全地儲(chǔ)存,。
水合物技術(shù)儲(chǔ)存氫氣反應(yīng)裝置
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