基于碳纳米管改性镁基储氢材料的吸放氢动力学与热力学性能研究
发布时间：2021-10-05 12:39
面向氢能领域中高密度安全储氢的重大需求,研发高容量储氢材料是当前储氢技术的重要核心内容,受到世界各国研究人员的广泛关注。在众多的储氢材料体系中,MgH2因其具有高储氢容量、低廉的价格、丰富的资源贮存和环境兼容性,被认为是最具有应用前景的储氢材料之一。但是,该体系储氢材料存在吸放氢温度高、动力学性能差和热力学稳定性高等问题,限制了其在氢能领域的实际应用。针对上述问题,本论文以轻金属镁基储氢材料为研究对象,对MgH2的可逆储氢性能采用了基于碳纳米管的催化掺杂和纳米限域改性,从而实现了Mg基纳米复合体系吸放氢热力学与动力学、循环稳定性能的显著提升,并结合先进的结构分析技术阐明了基于碳纳米管改性MgH2吸放氢性能的作用机理。首先,本文利用碳化前驱体ZIF-67的方法合成了碳纳米管原位负载Co纳米颗粒（Co@CNTs）催化剂,并通过球磨引入MgH2中。结果表明,Co@CNTs催化改性MgH2体系的吸放氢动力学得到显著改善,其在300℃下20 min内即可释放出6.48 wt.%的氢气,放氢活化能降至130.36 kJ/mol。在球磨过程中,碳纳米管被机械力撕裂为薄的碳絮并均匀包裹于MgH2的颗粒...
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：186 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
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?Ｈ２?（ｌｉｑｕｉｄ）?Ｈ２?（２００?ｂａｒ）??图１．３不同储氢方式体积的比较??Ｆｉｇｕｒｅ?１．３?Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｖｏｌｕｍｅｓ?ｏｆ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｈｙｄｒｏｇｅｎ?ｓｔｏｒａｇｅ?ｍｅｔｈｏｄｓ．??４??
．．?＾ｗ＾ｉ；??图１．２几种典型车载储氢材料的性能［５４］??Ｆｉｇｕｒｅ?１．２?Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ?ｏｆ?ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｖｅ?ｍａｔｅｒｉａｌｓ?ｆｏｒ?ｏｎ－ｂｏａｒｄ?ｓｔｏｒａｇｅ１＾５４１．??化学储氢是目前储氢领域中最受关注、最多研究的一种储氢方法，其储氢的??原理是氢气分子参与化学反应，形成化学键或配位络合，以氢化物的形式来实现??储氢［％５８］。在吸氢过程中，氢分子先被吸附于储氢材料表面，并解离为氢原子，??再与材料发生化学反应形成氢化物；在放氢过程中，氢化物断键释放氢原子，氢??原子再结合形成氢分子并释放氢气。与其他几种储氢技术相比，化学储氢方法相??对安全、质量储氢密度高且适用于可移动式供能，但因需克服吸放氧化学反应中??的能量势垒，一般需要比较高的操作温度。另外，该储氢方法还需解决吸放氢动??力学和热力学以及循环稳定性能等一系列问题。??ＭｇｊＮｉＨ
【参考文献】：
期刊论文
[1]高压复合储氢罐用储氢材料的研究进展[J]. 周超,王辉,欧阳柳章,朱敏. 材料导报. 2019(01)
[2]车载储氢技术研究现状及发展方向[J]. 张志芸,张国强,刘艳秋,康启平. 油气储运. 2018(11)
[3]氢气储存方法及发展[J]. 王学磊,马国民. 科技经济导刊. 2018(20)
[4]Hydrogen storage properties of MgH2 co-catalyzed by LaH3 and NbH[J]. Jian-zheng Song,Zi-yang Zhao,Xin Zhao,Rui-dong Fu,Shu-min Han. International Journal of Minerals Metallurgy and Materials. 2017(10)
[5]Direct synthesis and dehydrogenation properties of NaAlH4 catalyzed with ball-milled Ti–B[J]. Li Li,Zi-Chao Zhang,Yi-Jing Wang,Li-Fang Jiao,Hua-Tang Yuan. Rare Metals. 2017(06)
[6]综合能源系统与能源互联网简述[J]. 余晓丹,徐宪东,陈硕翼,吴建中,贾宏杰. 电工技术学报. 2016(01)
[7]能源互联网:驱动力、评述与展望[J]. 孙宏斌,郭庆来,潘昭光,王剑辉. 电网技术. 2015(11)
[8]CVD Method for Carbon Nanotubes Preparation Based on Orthogonal Experiment Using C3H6[J]. 苏勋文,JIANG Fang. Journal of Wuhan University of Technology（Materials Science Edition）. 2015(05)
[9]能源互联网技术形态与关键技术[J]. 田世明,栾文鹏,张东霞,梁才浩,孙耀杰. 中国电机工程学报. 2015(14)
[10]高压储气瓶在煤化工企业的设计应用[J]. 胡筱瑗,张元荣,林萍,马鸿敬. 煤气与热力. 2015(04)
本文编号：3419757
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：186 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
氛能系统t}o}Figurel.lSchematicdiagramofthehydmg}energysystem}o}.
?Ｈ２?（ｌｉｑｕｉｄ）?Ｈ２?（２００?ｂａｒ）??图１．３不同储氢方式体积的比较??Ｆｉｇｕｒｅ?１．３?Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｖｏｌｕｍｅｓ?ｏｆ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｈｙｄｒｏｇｅｎ?ｓｔｏｒａｇｅ?ｍｅｔｈｏｄｓ．??４??
．．?＾ｗ＾ｉ；??图１．２几种典型车载储氢材料的性能［５４］??Ｆｉｇｕｒｅ?１．２?Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ?ｏｆ?ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｖｅ?ｍａｔｅｒｉａｌｓ?ｆｏｒ?ｏｎ－ｂｏａｒｄ?ｓｔｏｒａｇｅ１＾５４１．??化学储氢是目前储氢领域中最受关注、最多研究的一种储氢方法，其储氢的??原理是氢气分子参与化学反应，形成化学键或配位络合，以氢化物的形式来实现??储氢［％５８］。在吸氢过程中，氢分子先被吸附于储氢材料表面，并解离为氢原子，??再与材料发生化学反应形成氢化物；在放氢过程中，氢化物断键释放氢原子，氢??原子再结合形成氢分子并释放氢气。与其他几种储氢技术相比，化学储氢方法相??对安全、质量储氢密度高且适用于可移动式供能，但因需克服吸放氧化学反应中??的能量势垒，一般需要比较高的操作温度。另外，该储氢方法还需解决吸放氢动??力学和热力学以及循环稳定性能等一系列问题。??ＭｇｊＮｉＨ
【参考文献】：
期刊论文
[1]高压复合储氢罐用储氢材料的研究进展[J]. 周超,王辉,欧阳柳章,朱敏. 材料导报. 2019(01)
[2]车载储氢技术研究现状及发展方向[J]. 张志芸,张国强,刘艳秋,康启平. 油气储运. 2018(11)
[3]氢气储存方法及发展[J]. 王学磊,马国民. 科技经济导刊. 2018(20)
[4]Hydrogen storage properties of MgH2 co-catalyzed by LaH3 and NbH[J]. Jian-zheng Song,Zi-yang Zhao,Xin Zhao,Rui-dong Fu,Shu-min Han. International Journal of Minerals Metallurgy and Materials. 2017(10)
[5]Direct synthesis and dehydrogenation properties of NaAlH4 catalyzed with ball-milled Ti–B[J]. Li Li,Zi-Chao Zhang,Yi-Jing Wang,Li-Fang Jiao,Hua-Tang Yuan. Rare Metals. 2017(06)
[6]综合能源系统与能源互联网简述[J]. 余晓丹,徐宪东,陈硕翼,吴建中,贾宏杰. 电工技术学报. 2016(01)
[7]能源互联网:驱动力、评述与展望[J]. 孙宏斌,郭庆来,潘昭光,王剑辉. 电网技术. 2015(11)
[8]CVD Method for Carbon Nanotubes Preparation Based on Orthogonal Experiment Using C3H6[J]. 苏勋文,JIANG Fang. Journal of Wuhan University of Technology（Materials Science Edition）. 2015(05)
[9]能源互联网技术形态与关键技术[J]. 田世明,栾文鹏,张东霞,梁才浩,孙耀杰. 中国电机工程学报. 2015(14)
[10]高压储气瓶在煤化工企业的设计应用[J]. 胡筱瑗,张元荣,林萍,马鸿敬. 煤气与热力. 2015(04)
本文编号：3419757
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