氢与甲烷混合存储的理论研究

发布时间：2021-09-21 22:27

　　氢燃料是一种清洁的可再生能源。在化石燃料日益减少的今天,人们希望可以用氢燃料取代化石燃料。然而,氢经济的发展有一个巨大的障碍,就是氢燃料的存储介质容量不足,即单位体积内存储的氢燃料很少。虽然一个甲烷分子的燃烧能是一个氢分子的三倍,然而由于甲烷分子之间的排斥作用比氢分子强,在同样的介质中吸附的甲烷分子比氢分子少。我们猜想将甲烷分子和氢分子混合吸附储存,可能比纯氢储存或纯甲烷储存的能量容量更大。因为氢分子和甲烷分子之间的排斥力适中,因此这种混合储存可以充分的利用开放的金属表面。在本文中,我们利用第一性原理计算作为依据,计算了两个不同存储介质,以此来验证我们的猜想。第一个模型是用石墨烯作为衬底,以碱金属原子锂原子作为吸附原子。我们分别计算了锂离子吸附纯氢分子、纯甲烷分子、氢分子与甲烷分子混合吸附这三种情况。单独吸附氢分子时,存储容量为6.8 wt%。将氢分子与甲烷分子混合储存后,等同于氢的存储容量为13.6 wt%。从计算结果可以看出,在用碱金属作为吸附原子的体系中,将甲烷分子和氢分子混合储存可以大大提高储存体系的存储容量。第二个模型是以石墨烯纳米带作为衬底,以3d过渡金属原子钪原子作为吸附... 

【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：55 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

氢循环系统

不同存储系统的氢密度和可达性4

图 1.3 简化的氢相平衡图7这几乎是氢的热值的一半8。即使有完美的绝缘技术，液态氢在低温（21.2 容器内的气化仍然是一个不可避免的损失，由正氢转化为仲氢的放热反应提供了化的热源。在 77 K 时，热转化率为 519 kJ/kg，在温度低于 77 K 时为 523kJ/k


本文编号：3402610