水合物技術(shù)儲存氫氣反應(yīng)裝置
氫能源因具有來源豐富、可再生、熱效率高和燃燒清潔等特點(diǎn)而受到廣泛重視，作為清潔能源可替代石油、天然氣和煤等短缺的化石燃料，將成為21世紀(jì)的綠色能源。氫氣作為能源在我國的應(yīng)用主要集中在民用和交通領(lǐng)域，城市現(xiàn)在大力推廣天然氣，在此之前多使用人工煤氣，而人工煤氣中就含有體積分?jǐn)?shù)約50%的氫氣，這是氫作為能源在民用領(lǐng)域的主要應(yīng)用，目前仍占一定的比例。隨著氫能應(yīng)用研究的不斷深入，特別是氫內(nèi)燃機(jī)汽車和以氫為燃料、通過化學(xué)作用產(chǎn)生電能作為動力的燃料電池汽車技術(shù)日趨接近大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用，氫的儲存技術(shù)顯得十分重要。從某種意義上來說，氫氣儲存是氫能應(yīng)用的瓶頸技術(shù)，大規(guī)模、經(jīng)濟(jì)、高效和安全儲氫技術(shù)的發(fā)展將直接影響到氫能技術(shù)的推廣應(yīng)用，尤其是在車輛和移動工具方面。
水合物技術(shù)儲存氫氣反應(yīng)釜，常用的氫氣儲存方法
由于氫具有質(zhì)量輕，難以壓縮，難以液化，易燃、易爆，高壓下可透過容器壁，易與容器金屬形成氫化物而產(chǎn)生氫脆的特點(diǎn)，因此探索和尋找適用于大規(guī)模儲氫的技術(shù)將是一項(xiàng)重要的研究課題。常見的儲氫技術(shù)一般基于化學(xué)反應(yīng)，如通過氫化物的生成與分解儲氫，或者基于物理吸附，當(dāng)前大量的儲氫研究是基于物理吸附的儲氫方法。目前，氫氣儲存主要有物理法和化學(xué)法兩大類。
物理法主要有：高壓氫氣儲存、低溫液化儲存、玻璃微球儲存、活性炭吸附儲存、地下巖洞儲存、碳納米管儲存(也包含部分的化學(xué)吸附儲存)、水合物儲存。
化學(xué)法主要有：儲氫合金儲存、有機(jī)液態(tài)氫化物儲存、無機(jī)物儲存等形式。衡量一種氫氣儲運(yùn)技術(shù)的依據(jù)有儲氫成本、儲氫密度和安全性等方面。目前，氫氣一般以高壓壓縮、低溫液化、金屬氫化物、有機(jī)氫化物和物理化學(xué)吸附等形式儲存。衡量儲氫性能的參數(shù)主要有兩個：體積儲氫密度和質(zhì)量儲氫密度。體積儲氫密度為單位體積系統(tǒng)內(nèi)儲存氫氣的質(zhì)量，質(zhì)量儲氫密度為系統(tǒng)儲存氫氣的質(zhì)量與整個儲氫系統(tǒng)的質(zhì)量(含容器、存儲介質(zhì)材料、閥及氫氣等)之比。高壓壓縮儲氫發(fā)展的歷史較早，是比較傳統(tǒng)而成熟的方法，無需任何材料作載體，只需耐壓和絕熱的容器，但是其儲氫效率很低，加壓到15MPa時質(zhì)量儲氫密度不超過3%，而且存在很大的安全隱患，成本也很高。低溫液化方式儲運(yùn)雖然質(zhì)量儲氫密度高(可以達(dá)到14%)，但液氫沸點(diǎn)僅20.38K，氣化潛熱小，僅0.921kJ/mol，而液氫的溫度與外界的溫度存在巨大的溫差，因此稍有熱量從外界傳入容器，即會快速沸騰而損失。儲氫合金的儲氫容量較大，體積儲氫密度是相同溫度、壓力條件下氣態(tài)氫的1000倍，其體積儲氫密度可高達(dá)40～50kg/m3，但其缺點(diǎn)是質(zhì)量儲氫密度低，多數(shù)儲氫合金的質(zhì)量儲氫密度僅為1.5%～3%。
相對于高壓壓縮儲氫和低溫液化儲氫，金屬氫化物、碳納米管吸附、水合物儲氫等固態(tài)材料氫氣儲存方法主要有以下潛在優(yōu)勢：較小的體積、較低的壓力(更高的能源效率)和更多高純度的氫氣產(chǎn)出。壓縮氣體和液體儲存如今是商業(yè)上可行的方法，但*符合成本效益的儲存系統(tǒng)還有待開發(fā)。另外還要關(guān)注儲存方法的安全性，特別是對新的儲存方法。從安全角度上考慮，在城市中建立儲存20～70MPa壓縮氫氣的大容量儲罐是不可行的。液化氫氣需要給液化設(shè)備和儲存設(shè)備不斷供冷來維持20K或更低的低溫。用水合物的形式儲存氫氣是近年來發(fā)展起來的一種物理儲氫方法，該方法不但有較高的儲氫效率，而且其原料(水或冰)也十分容易獲得，另外，儲存的溫度也在液氮溫區(qū)以上。由于氫氣水合物中的氫分子是通過氫鍵與水分子結(jié)合的，并不需要形成化學(xué)鍵，所以釋放從而利用氫氣也容易得多，水合物儲氫也適合于將氫氣在常壓下安全地儲存。
水合物技術(shù)儲存氫氣反應(yīng)裝置
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