典型的鈣鈦礦型鈉鎂基二元金屬氫化物NaMgH₃,由于其高容量、熱化學穩(wěn)定、吸放氫反應(yīng)可逆性好、原料易獲取和低成本,在當前眾多的儲氫材料中脫穎而出,成為儲氫和儲熱應(yīng)用領(lǐng)域最具前景的儲能介質(zhì)之一。不足的是,若作為儲氫材料,NaMgH₃的吸放氫起始溫度和峰值溫度均偏高、吸放氫動力學性能緩慢且循環(huán)穩(wěn)定性不佳。而作為儲熱材料,NaMgH₃同樣面臨著吸放氫動力學性能緩慢和循環(huán)穩(wěn)定性不佳的問題。因此針對該體系的不足,本論文以鈉鎂基二元金屬氫化物為研究對象,利用鈦基過渡金屬催化劑對NaMgH₃的吸放氫動力學性能和循環(huán)穩(wěn)定性進行催化摻雜改性并探究體系吸放氫動力學性能變化,進而實現(xiàn)了動力學和循環(huán)性能的顯著提升。同時,利用材料微觀結(jié)構(gòu)分析方法,對基于鈦基過渡金屬催化劑改性NaMgH₃的作用機理進行了完整的闡釋。在最佳的催化摻雜改性復合體系的基礎(chǔ)上,初步構(gòu)建出儲熱裝置模型并在一定程度上展現(xiàn)了其在儲熱領(lǐng)域的實際應(yīng)用。首先,利用水熱法制備了納米級二氧化鈦管（TiO₂ NT）,并與商用... 

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

【文章頁數(shù)】：124 頁

【學位級別】：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]

浙江大學碩士學位論文4表1.1美國能源部對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].儲氫參數(shù)單位20202025最終儲氫容量質(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cycles150015001500最小工作壓力bar555最大工作壓力bar121212燃料純度%99.9799.9799.97儲氫系統(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)利用高壓或低溫進行儲存。低溫儲存顯然是不符合應(yīng)用實際的，因此車載燃料電池系統(tǒng)通常利用高壓進行儲氫。當前商業(yè)化應(yīng)用的高壓儲氫罐的工作壓力為35-70MPa。但是，通過體積壓縮進行高壓氣態(tài)儲氫會導致發(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)儲氫罐體由鋼或鋁制成，質(zhì)量較大而嚴重降低系統(tǒng)的質(zhì)量能量密度，且安全性較低。而近年來，一種以碳纖維復合材料為原料的高壓儲氫罐體被研發(fā)出來。其工作氫壓可以達到70MPa并且由于輕質(zhì)其質(zhì)量儲氫容量可達6.0wt.%H2（圖1.3）[30]。同時，罐體強度和抗沖擊性相較傳統(tǒng)高壓儲氫罐均大大的增強，為行車過程的安全性提供了保證。但這種輕質(zhì)高效的碳纖維復合材料儲氫罐的價格遠遠高于傳統(tǒng)罐體材料，導致其難以進行商業(yè)化應(yīng)用[26,31,32]。圖1.3（a）用于氫燃料電池車輛的復合高壓儲氫罐和（b）碳纖維復合繞組的示意圖[30]。Fig.1.3(a)Thecompositehigh-pressurehydrogenstoragetanksforhydrogenfuelcellvehicles.(b)Theschematicdiagramsofcarbonfibercompositewinding[30].低溫液態(tài)儲氫是另一種氫氣的物理儲存方式并且液態(tài)儲氫擁有更高的儲氫密度。在-253°C（沸點）時液態(tài)儲氫密度約為71.0g/L，是15°C時加壓至70MPa的氣態(tài)儲氫密度的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。而這個冷卻過程卻需要消耗相當于制備而成的液態(tài)氫氣總能量的30%[33,34]�？梢�，液態(tài)儲氫對于溫度的要求是十分嚴格的。因此配備

【參考文獻】：
期刊論文
[1]中美氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與思考[J]. 曹勇.  石油石化綠色低碳. 2019(06)
[2]氫能發(fā)展在能源清潔低碳轉(zhuǎn)型中的作用[J]. 馬璐瑤,尹晨旭,吳琦,吳青.  中國電力企業(yè)管理. 2019(34)
[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：3482011