發(fā)布時(shí)間：2021-11-07 14:23

　　典型的鈣鈦礦型鈉鎂基二元金屬氫化物NaMgH₃,由于其高容量、熱化學(xué)穩(wěn)定、吸放氫反應(yīng)可逆性好、原料易獲取和低成本,在當(dāng)前眾多的儲(chǔ)氫材料中脫穎而出,成為儲(chǔ)氫和儲(chǔ)熱應(yīng)用領(lǐng)域最具前景的儲(chǔ)能介質(zhì)之一。不足的是,若作為儲(chǔ)氫材料,NaMgH₃的吸放氫起始溫度和峰值溫度均偏高、吸放氫動(dòng)力學(xué)性能緩慢且循環(huán)穩(wěn)定性不佳。而作為儲(chǔ)熱材料,NaMgH₃同樣面臨著吸放氫動(dòng)力學(xué)性能緩慢和循環(huán)穩(wěn)定性不佳的問題。因此針對(duì)該體系的不足,本論文以鈉鎂基二元金屬氫化物為研究對(duì)象,利用鈦基過渡金屬催化劑對(duì)NaMgH₃的吸放氫動(dòng)力學(xué)性能和循環(huán)穩(wěn)定性進(jìn)行催化摻雜改性并探究體系吸放氫動(dòng)力學(xué)性能變化,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了動(dòng)力學(xué)和循環(huán)性能的顯著提升。同時(shí),利用材料微觀結(jié)構(gòu)分析方法,對(duì)基于鈦基過渡金屬催化劑改性NaMgH₃的作用機(jī)理進(jìn)行了完整的闡釋。在最佳的催化摻雜改性復(fù)合體系的基礎(chǔ)上,初步構(gòu)建出儲(chǔ)熱裝置模型并在一定程度上展現(xiàn)了其在儲(chǔ)熱領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用。首先,利用水熱法制備了納米級(jí)二氧化鈦管（TiO₂ NT）,并與商用... 

【文章來源】：浙江大學(xué)浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：124 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

氫在未來能源系統(tǒng)中的設(shè)想作用、應(yīng)用與生產(chǎn)途徑[7]

浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文4表1.1美國能源部對(duì)于車載燃料電池系統(tǒng)的技術(shù)要求[19-23]。Table1.1OverviewofsomeselectedpartsoftheU.S.DOEtechnicalrequirementsforonboardhydrogenstorageforlight-dutyfuelcellvehicles[19-23].儲(chǔ)氫參數(shù)單位20202025最終儲(chǔ)氫容量質(zhì)量密度材料kWh/kg1.51.82.2系統(tǒng)kgH2/kg0.0450.0550.065體積密度材料kWh/L1.01.31.7系統(tǒng)kgH2/L0.0300.0400.050耐久性和可操作性工作環(huán)境溫度°C-40/60-40/60-40/60最大工作溫度°C-40-40-40最小工作溫度°C808080循環(huán)壽命c(diǎn)ycles150015001500最小工作壓力bar555最大工作壓力bar121212燃料純度%99.9799.9799.97儲(chǔ)氫系統(tǒng)成本$/kWh1098燃料成本$/kg333300266圖1.2常見燃料和常用材料的質(zhì)量（MJ/kg）和體積（MJ/L）能量密度的比較[25]。Fig.1.2Comparisonofenergydensitiesbyweight(MJ/kg)andbyvolume(MJ/L)forcommonfuelsandmaterials[25].

到車載燃料需求，則應(yīng)利用高壓或低溫進(jìn)行儲(chǔ)存。低溫儲(chǔ)存顯然是不符合應(yīng)用實(shí)際的，因此車載燃料電池系統(tǒng)通常利用高壓進(jìn)行儲(chǔ)氫。當(dāng)前商業(yè)化應(yīng)用的高壓儲(chǔ)氫罐的工作壓力為35-70MPa。但是，通過體積壓縮進(jìn)行高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫會(huì)導(dǎo)致發(fā)生11-13%的系統(tǒng)能量損失并且高壓易使氫氣的泄露而造成安全隱患[29]。傳統(tǒng)高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫罐體由鋼或鋁制成，質(zhì)量較大而嚴(yán)重降低系統(tǒng)的質(zhì)量能量密度，且安全性較低。而近年來，一種以碳纖維復(fù)合材料為原料的高壓儲(chǔ)氫罐體被研發(fā)出來。其工作氫壓可以達(dá)到70MPa并且由于輕質(zhì)其質(zhì)量儲(chǔ)氫容量可達(dá)6.0wt.%H2（圖1.3）[30]。同時(shí)，罐體強(qiáng)度和抗沖擊性相較傳統(tǒng)高壓儲(chǔ)氫罐均大大的增強(qiáng)，為行車過程的安全性提供了保證。但這種輕質(zhì)高效的碳纖維復(fù)合材料儲(chǔ)氫罐的價(jià)格遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)罐體材料，導(dǎo)致其難以進(jìn)行商業(yè)化應(yīng)用[26,31,32]。圖1.3（a）用于氫燃料電池車輛的復(fù)合高壓儲(chǔ)氫罐和（b）碳纖維復(fù)合繞組的示意圖[30]。Fig.1.3(a)Thecompositehigh-pressurehydrogenstoragetanksforhydrogenfuelcellvehicles.(b)Theschematicdiagramsofcarbonfibercompositewinding[30].低溫液態(tài)儲(chǔ)氫是另一種氫氣的物理儲(chǔ)存方式并且液態(tài)儲(chǔ)氫擁有更高的儲(chǔ)氫密度。在-253°C（沸點(diǎn)）時(shí)液態(tài)儲(chǔ)氫密度約為71.0g/L，是15°C時(shí)加壓至70MPa的氣態(tài)儲(chǔ)氫密度的1.8倍。并且由于氫氣的密度很低，需要極低的溫度來冷卻氣態(tài)氫氣獲得液態(tài)氫氣。而這個(gè)冷卻過程卻需要消耗相當(dāng)于制備而成的液態(tài)氫氣總能量的30%[33,34]�？梢�，液態(tài)儲(chǔ)氫對(duì)于溫度的要求是十分嚴(yán)格的。因此配備

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[3]Dehydrogenation characteristics of LiAlH4 improved by in-situ formed catalysts[J]. Jiaxing Cai,Lei Zang,Lipeng Zhao,Jian Liu,Yijing Wang.  Journal of Energy Chemistry. 2016(05)



本文編號(hào)：3482011