為了應(yīng)對大量使用化石能源所產(chǎn)生的環(huán)境污染和能源問題,人們開始減少化石能源的使用,尋求綠色環(huán)�？稍偕奶娲茉�。氫能具有來源廣、產(chǎn)物無污染、能量密度高的特點(diǎn),是未來社會(huì)的一種理想的清潔能源。在眾多儲(chǔ)氫材料中,化學(xué)儲(chǔ)氫材料如水合肼、氨硼烷等具有儲(chǔ)氫密度高、化學(xué)穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn),被認(rèn)為是極有潛力的儲(chǔ)氫材料。利用低成本的催化劑在較低的溫度范圍內(nèi)（273-353 K）快速、完全地催化分解產(chǎn)生氫氣,實(shí)現(xiàn)水合肼、氨硼烷等化學(xué)儲(chǔ)氫材料的工業(yè)化制氫,是氫能大規(guī)模應(yīng)用的關(guān)鍵。本論文以二維納米材料MXene為載體,設(shè)計(jì)合成了一系列負(fù)載型金屬納米催化劑用于催化水合肼或氨硼烷分解制氫,主要研究內(nèi)容如下:（1）研究以MXene為載體負(fù)載RhNi合金納米顆粒的負(fù)載型催化劑的制備方法及載體MXene對催化劑催化水合肼分解制氫性能的影響。以硼氫化鈉為還原劑,將RhNi合金納米顆粒負(fù)載到MXene表面,制備出不同摩爾比例的RhNi/MXene催化劑。TEM表征結(jié)果顯示,Rh_0.8Ni_0.2納米粒子均勻分散在MXene表面,平均粒徑為2.8 nm。在所有RhNi/MXene催化劑中... 

【文章來源】：青島科技大學(xué)山東省

【文章頁數(shù)】：95 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

016年一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)

水合肼在受熱或者催化劑作用下會(huì)發(fā)生分解，分解方程式如下[26]：N2H4·H2O → 2H2+ N2+ H2O (1-1)3N2H4·H2O → N2+ 4NH3+ 3H2O (1-2)式 (1-1) 表明，1 mol 水合肼完全分解可釋放出 2 mol H2和 1 mol N2，式 (1-2) 則表示水合肼的另一分解途徑，水合肼分解會(huì)產(chǎn)生 N2和 NH3。經(jīng)過大量研究發(fā)現(xiàn)，水合肼中 N-H 鍵和 N-N 鍵的斷裂順序是影響反應(yīng)途徑的關(guān)鍵因素，當(dāng) N-H 鍵優(yōu)先斷裂時(shí)，H 原子會(huì)相互結(jié)合形成 H2，若是 N-N 鍵優(yōu)先斷裂，則會(huì)產(chǎn)生NH2*，NH2*與 H 原子結(jié)合后，就會(huì)生成副產(chǎn)物 NH3，NH3不僅難以分離，而且會(huì)毒化 Nafion 膜及燃料電池催化劑。因此，研發(fā)低成本、高效、100%氫氣選擇性的分解制氫催化劑是水合肼能作為工業(yè)化儲(chǔ)氫材料應(yīng)用的關(guān)鍵。1.2.2.2 氨硼烷氨硼烷 (NH3·BH3，AB) 是一種基本的硼氮化物，其結(jié)構(gòu)圖如圖 1-2 所示，常溫常壓下以白色固體形式穩(wěn)定存在，無毒性，在水中的溶解度為 33.6 g[27]，含氫量高達(dá) 19.6wt%。近年來隨著能源問題的不斷加重，氨硼烷以其極高的儲(chǔ)氫密度吸引了廣大研究者的目光，成為一種很有潛力的儲(chǔ)氫材料。

發(fā)生在 150C，再釋放出 1 當(dāng)量氫氣；然而只有當(dāng)溫度繼續(xù)上升到 1400C 時(shí)，發(fā)生第三步放氫反應(yīng)，釋放出最后 1 當(dāng)量氫氣。如此之高的熱解溫度幾乎不應(yīng)用于實(shí)際。因此，熱解制氫不是氨硼烷的一種理想制氫方式。與熱解制氫、醇解制氫相比，水解制氫具有反應(yīng)條件溫和、制氫成本低等優(yōu)是目前氨硼烷制氫最主要的方式。氨硼烷在水中具有較高的溶解度，且在水中能夠穩(wěn)定存在，通過添加適當(dāng)?shù)拇呋瘎┖�，能夠在比較溫和的條件下發(fā)生反應(yīng)快速釋放氫氣，1 mol 的氨硼烷在適當(dāng)催化劑的催化作用下，就可以完應(yīng)釋放出 3 mol 氫氣。其水解反應(yīng)的方程式如下：NH3·BH3+ 2H2O → NH4BO2+ 3H2(1-6Xu[30]等人曾對氨硼烷水解反應(yīng)的機(jī)理進(jìn)行解釋，如圖 1-4 所示，他們認(rèn)為氨分子首先吸附在金屬催化劑表面，與催化劑形成活性復(fù)合體，然后在水分子用下，活性復(fù)合體中的 B-N 鍵發(fā)生斷裂，形成 BH3，BH3又進(jìn)一步水解形成并釋放出 H2。最早在 2003 年，Jaska[31]等人發(fā)現(xiàn) Rh 的化合物可以催化氨硼解制氫，在隨后的十幾年中，大量具有優(yōu)異催化性能的氨硼烷催化劑被開發(fā)，極大地提高了氨硼烷水解制氫的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]世界各國氫能源經(jīng)濟(jì)發(fā)展舉措分析[J]. 張博,萬宏,徐可忠,李雪靜,魏壽祥.  國際石油經(jīng)濟(jì). 2017(09)
[2]國外氫能源經(jīng)濟(jì)發(fā)展現(xiàn)狀及對我國的啟示[J]. 馬濤.  節(jié)能技術(shù). 2008(04)
[3]氫能源——未來的綠色能源[J]. 劉江華.  現(xiàn)代化工. 2006(S2)
[4]水合肼及其應(yīng)用[J]. 陶建軍.  中國氯堿. 2006(11)
[5]氫能的開發(fā)現(xiàn)狀及應(yīng)用前景[J]. 王衛(wèi)兵.  運(yùn)城學(xué)院學(xué)報(bào). 2006(02)
[6]21世紀(jì)理想的能源—?dú)淠躘J]. 王毅波.  能源研究與信息. 2003(02)

碩士論文
[1]水合肼分解制氫鎳基催化劑的成分調(diào)控與性能研究[D]. 丘玉萍.華南理工大學(xué) 2018



本文編號(hào)：3444833