氫化鎂（MgH₂）因其儲(chǔ)氫容量高(⁷.6 wt%/¹10 kg H₂ m^-3)、可逆性好和價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn),而被廣泛認(rèn)為是最具應(yīng)用潛力的固態(tài)儲(chǔ)氫材料之一。但是,高的吸放氫溫度、緩慢的吸放氫動(dòng)力學(xué)性能以及有限的循環(huán)穩(wěn)定性嚴(yán)重制約著它的實(shí)際應(yīng)用。研究發(fā)現(xiàn),過(guò)渡金屬化合物可以有效改善MgH₂的儲(chǔ)氫性能。本文在綜述氫化鎂國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展的基礎(chǔ)上,利用氧化還原法和水熱法制備了過(guò)渡金屬硼化物（FeB和CoFeB）和過(guò)渡金屬間化合物（FeNi₃）與CNTs或MoSe₂原位復(fù)合的納米復(fù)合催化劑（CoB/CNTs、FeB/CNTs、CoFeB/CNTs、FeNi₃/CNTs和MoSe₂@FeNi₃）,分別采用了傳統(tǒng)干法球磨和以環(huán)己烷（Cyclohexane,CYH）為溶劑的濕法球磨將催化劑引入MgH₂中,有效提高了MgH₂的吸... 

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9932018年全球能源消耗量統(tǒng)計(jì)圖[1]

第一章緒論3的2~3倍[6]。正因氫氣的以上優(yōu)點(diǎn)和廣泛使用，許多專家學(xué)者認(rèn)為21世紀(jì)很可能會(huì)是“氫經(jīng)濟(jì)”時(shí)代，圖1.2所示為氫能經(jīng)濟(jì)的循環(huán)示意圖。具體循環(huán)為：通過(guò)水解制氫，產(chǎn)生的氫氣作為能量載體為生產(chǎn)生活提供能量，氫氣消耗的產(chǎn)物水又可以循環(huán)利用再次被水解制氫。圖1.2氫能經(jīng)濟(jì)循環(huán)示意圖[7]Figure1.2Schematicdiagramofhydrogenenergyeconomiccycle[7].1.2.2氫能的開(kāi)發(fā)利用雖然氫能具有儲(chǔ)量豐富、清潔可再生、燃燒熱值高等優(yōu)點(diǎn)，但是它的廣泛應(yīng)用必須要解決大規(guī)模廉價(jià)制氫，經(jīng)濟(jì)、合理、安全地儲(chǔ)氫以及高效率、低成本地用氫等科學(xué)技術(shù)問(wèn)題。因此，美國(guó)、日本、歐盟、韓國(guó)、加拿大、澳大利亞、印度和中國(guó)等世界上主要的國(guó)家和地區(qū)已經(jīng)將發(fā)展氫能提高到了國(guó)家戰(zhàn)略高度，并紛紛制定了各自的氫能發(fā)展和利用技術(shù)路線圖。美國(guó)早在1970年就提出了“氫經(jīng)濟(jì)”的概念，并將氫能及其燃料電池應(yīng)用作為國(guó)家戰(zhàn)略。美國(guó)為了保持其在氫能技術(shù)上的全球領(lǐng)先地位，以美國(guó)能源部(DOE)為主導(dǎo)，每年投入大量資金進(jìn)行有關(guān)氫能利用的研究。在2018年，美國(guó)參議院一致通過(guò)了“參議院第664號(hào)決議”宣布10月8日為“美國(guó)國(guó)家氫能與燃料電池紀(jì)念日”。另外，據(jù)美國(guó)燃料電池和氫能協(xié)會(huì)最新發(fā)布的《美國(guó)氫能經(jīng)濟(jì)路線圖》顯示，到2030年氫能每年可創(chuàng)造1400億美元收入和70萬(wàn)個(gè)工作崗位，到2050年氫能每年將帶來(lái)7500億美元的收入和340萬(wàn)個(gè)工作崗位。目前，美國(guó)已有5000輛氫氧燃料電池車行駛在路上，近40個(gè)加氫站啟動(dòng)并運(yùn)行。在加州奧克蘭的13輛氫氧燃料電池巴士，已運(yùn)行8年并保持25000小時(shí)無(wú)故障。此外，美國(guó)的許多大型企業(yè)也在極力發(fā)展氫能：通用和本田已宣布各投4250萬(wàn)美

浙江大學(xué)博士學(xué)位論文6圖1.3部分儲(chǔ)氫方式的儲(chǔ)氫性能[12]Figure1.3Hydrogenstorageperformanceofsomehydrogenstoragemethods[12].是，由于氫氣具有密度低(0.089gL-1)、易燃易爆又容易逸出的特點(diǎn)，這就對(duì)其高效、安全的儲(chǔ)運(yùn)造成了極大困難。因此，實(shí)現(xiàn)2009年DOE提出的技術(shù)指標(biāo)絕非易事。綜上所述，發(fā)展經(jīng)濟(jì)、合理、安全、高效的儲(chǔ)氫技術(shù)是氫能大規(guī)模應(yīng)用的關(guān)鍵所在。經(jīng)過(guò)廣大科研工作者的共同努力，現(xiàn)已發(fā)展出許多類型的儲(chǔ)氫方式，按照存在狀態(tài)可以分為氣態(tài)儲(chǔ)氫、液態(tài)儲(chǔ)氫、固態(tài)儲(chǔ)氫以及混合儲(chǔ)氫系統(tǒng)。圖1.3為部分儲(chǔ)氫方式的儲(chǔ)氫性能。1.3.1氣態(tài)儲(chǔ)氫由于氫氣在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的密度很低(0.0899gL-1)，所以要達(dá)到較高密度的氣態(tài)儲(chǔ)氫就必須增加氫氣的壓力。然而，氫氣壓力越高對(duì)儲(chǔ)氫容器的耐壓強(qiáng)度要求就會(huì)越苛刻。較常使用的氫壓15MPa容積40L的高壓鋼瓶?jī)H能儲(chǔ)存0.5kg的H2，換算成質(zhì)量?jī)?chǔ)氫密度僅僅為0.5wt%，體積儲(chǔ)氫密度也只有10kgm-3。顯然，這些與美國(guó)能源部對(duì)于車載儲(chǔ)氫系統(tǒng)的相關(guān)指標(biāo)相差甚遠(yuǎn)。所以，要想得到更高的儲(chǔ)氫密度就必須再增大壓力。圖1.4是氫壓與其體積儲(chǔ)氫密度的關(guān)系圖。由圖可知，高壓鋼瓶的體積儲(chǔ)氫密度并不是隨氫壓的變化成線性增加趨勢(shì)。壓力為35MPa時(shí)的體積儲(chǔ)氫密度為20kgm-3，但是壓力升至70MPa時(shí)該值僅僅增加到了30kgm-3。因此，對(duì)于高壓鋼瓶?jī)?chǔ)氫即使高達(dá)70MPa的氫壓依然不能滿足車載儲(chǔ)氫系統(tǒng)的要求。況且，氫氣壓縮的壓力越高消耗的能量也會(huì)隨之增加。此外，壓力越高對(duì)于儲(chǔ)氫系統(tǒng)的閥門、管路等部件的要求也會(huì)越苛刻，安全性問(wèn)題也會(huì)

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Enhancement of Ti-Cr-V BCC alloys on the dehydrogenation kinetics of Li-Mg-N-H hydrogen storage materials[J]. WANG Jingchuan,LI Zhinian,LI Hualing,MI Jing,Lü Fang,WANG Shumao,LIU Xiaopeng,and JIANG Lijun General Research Institute for Nonferrous Metals,Beijing 100088,China.  Rare Metals. 2010(06)
[2]對(duì)中國(guó)能源問(wèn)題的思考[J]. 江澤民.  上海交通大學(xué)學(xué)報(bào). 2008(03)



本文編號(hào)：3221268