- 文献综述(或调研报告):
摘要:当前能源结构的调整刻不容缓,而氢能则是最受瞩目的清洁能源之一。在氢循环产业链中,储氢占有重要的一环。针对高容量储氢材料MgH2氢化物储氢面临的动力学问题,向该复合体系中加入纳米添加剂能有效改进其动力学性能。纳米添加剂的成分和结构有多种选择,本项目侧重于选择出具有核壳结构的Ni@Pt纳米添加剂材料。研究其可逆吸放氢性能,以及纳米添加剂的改性机理。
关键词:储氢材料 成分性能测试方法 纳米添加剂
1.该领域的研究意义
1.1氢能的重要性
随着社会的发展,能源结构的迭代刻不容缓。当前能源结构主要存在以下三个方面的问题,一是温室气体与温室效应,化石燃料的大量燃烧会释放出大量温室气体,如二氧化碳等,引发地球温度上升等一系列严重的气候后果。第二方面是环境污染的问题,传统能源结构会造成大量有毒有害气体排放,对环境造成污染。第三方面是能源结构压力的问题,以化石能源为主的传统能源有耗尽的一天,人类必须找到清洁可持续的能源。以上三个方面的问题极为尖锐,人类迭代自我能源结构的进程刻不容。而氢能就在这样的条件下进入了人类的视野中。氢能源作为·最有潜力的新兴能源,主要有以下两方面的优点,一是清洁高效,氢气燃烧热值高,产物为水,无公害无污染;二是原料丰富,氢元素在地球中大量存在,便于获得。
1.2 MgH2储氢体系的重要性
当前氢能源由于其爆炸极限过宽,性质过于活泼等一系列原因,使得其不易于储存和运输。因此,建立合理高效的储氢体系成为了当务之急。当前的储氢体系分为物理储氢和化学储氢两类,物理吸附机制的储氢材料,与氢之间的相互作用较弱,主要有碳纳米管、介孔材料、金属有机框架材料三类;化学作用机制以吸附氢气的储氢材料,与氢之间的相互作用较强,主要有金属氢化物、配位氢化物、化学氢化物三类。而化学储氢体系中的金属氢化物MgH2作为储氢载体,其主要有四个方面的优点,一是储氢容量高,二是价格低廉,三是资源贮存丰富,四是环境兼容性很强。
1.3 纳米添加剂设计的重要性
金属氢化物MgH2作为储氢载体具有三个方面的问题,一是吸放氢温度高,二是动力学性能差,三是热力学稳定性高,这些问题据不利于建立高效稳定的储氢体系。而解决上述问题,实现镁基储氢材料的热力学和动力学的双调谐是最关键,而使用催化剂、掺杂物等,降低了吸放氢温度,改善了反应动力学。对MgH2储氢复合体系的纳米添加剂设计和性能进行研究,对氢能源的进一步高效合理利用,具有重要的意义。
2.该领域的研究发展脉络
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