① 儲氫罐需要具備哪些條件才能應用在燃料電池汽車上
儲氫罐作為燃料電池汽車的關鍵部件，需要具備以下條件才能應用在燃料電池汽車上：
1. 安全性能：儲氫罐需豎槐要具備高強度、高抗應力腐蝕和耐疲勞等性能，以確保在使猜纖老用過程中的安全可靠性。
2. 儲氫容量：儲氫罐的容量需要能夠滿足燃料電池汽車行駛時的需求，同時盡量保持輕便、緊湊的特性，以提高燃料電池汽車的續航里程。
3. 操作穩定性：儲氫罐需要穗升具備良好的操作穩定性，能夠在各種條件下正常工作，確保氫氣不泄漏、不爆炸。
4. 維修性能：儲氫罐的設計結構需要合理，易於維修和更換，以保障燃料電池汽車持久的使用。
5. 成本效益：儲氫罐的成本要合理、可控，能夠降低燃料電池汽車的製造成本，提高市場競爭力。
總之，儲氫罐需要同時滿足安全、容量、操作穩定性、維修性能和成本效益等多方面的要求。只有這樣才能確保燃料電池汽車的安全、可靠和普及化。
② 燃料電池之氫儲運篇
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氫的儲運是氫能產業發展中的關鍵環節
長期以來，氫的高密度儲運是氫能產業發展的重要環節，同時也是我國氫能布局的瓶頸。
氫能源能夠有效改善我國能源結構現狀，在清潔低碳、安全高效的現代能源體系轉型上極具戰略意義，主要的實現路徑是通過氫與多種能源形式耦合來大幅提升可再生能源在—次能源消費中的佔比。但是，我國可再生能源資源中心與負荷中心呈逆向分布，國內缺乏低成本的返蠢鉛高密度儲運技術，繼而限制了我國豐富的可再生能源制氫的潛力。另外，氫的儲存和運輸高度依賴技術進步和基礎設施建設，是產業發展的難點。氫的儲運技術為氫能發揮戰略意義提供重要支撐。
氫氣儲存方式主要有高壓氣態儲氫、低溫液態儲氫、有機氫化物儲氫和固體儲氫。氫氣輸送方式主要有氣氫拖車、液氫槽罐車以及管道運輸氫氣。
國內以高壓氣態儲氫為主
我國目前儲存氫能的方式有高壓氣態儲氫、低溫液態儲氫和固態儲氫。
高壓氣態儲存是最常見的儲氫方式。氫氣的密度小，一般需用到1.5MPa以上的高壓才可用特製的鋼瓶貯存。當前國際上已經有可承受壓力達80MPa的輕質材料儲氣瓶。而對於固定地點的貯氫，在合適的地質、地理條件和良好的封口技術條件下可採用地下貯存，這種方式不需要專用的貯氫容器，可以大大的降低貯氫的費用。
低溫液態儲氫是指在標准大氣壓下，將氫氣冷凍至零下252.72攝氏度以變為液體，然後保存在特製的高度真空的絕熱容器中，常見的同時也是最理想的是杜瓦瓶，但是杜瓦瓶造價較高，所以無法得到廣泛使用。目前液態氫主要用作火箭燃料。
目前中國高壓氣態儲運氫技術相對成熟，依靠壓縮機將氫氣壓縮到儲氫瓶中，儲氫瓶壓力多為30MPa，然後用集裝格和長管拖車等工具進行運輸，長管拖車運輸設備產業較為成熟，但在大規模、長距漏好離儲運技術上，成本和技術仍有待進一步改善，整體發展落後於國際先進水平。
國內生產高壓儲氫瓶的企業有京城股份、中材 科技 、中集安瑞科等。
而國內在低溫液態儲氫方面表現得較為弱勢，在液氫儲運技術、液氫工廠、相關產業化上還有多重難關待突破。少許的液氫主要被用於航天及軍事領域；金屬氫化物儲氫和有機氫化物儲氫均處於實驗室階段。
國外高壓氣態儲氫和液態儲氫均優於國內現狀
國外主流的儲氫方式主要是高壓氣氫和低溫液氫，與我國不同的是，國外的高壓氣氫的壓力達到了70MPa，液氫儲運也較為成熟。
全球有三分之一的加氫站採用液氫技術，其中美國和日本主推液氫儲運技術路線。在美國，石油化工電子行業的液氫利用量占總液氫量的33.5%，航空航天佔比18.6%，燃料電池車輛的加氫站約10%。日本和澳大利亞的氫能供應鏈項目也採用了液氫運輸船遠距離輸送氫氣。
低溫液態儲氫有望進一步滲透
相較於低溫液態儲氫，高壓氣態儲氫在長距離運輸上十分不具有優勢，其運輸成本對距離的敏感性高，需要進一步提高儲運效率。液氫儲運體積密度是高壓氣態儲運的5倍，在中長距離氫氣儲運中經濟性較高，是未來氫儲運的重要方向。據國際能源署的數據，運輸成本為500公里時，液氫配送成本每千克僅增加約0.3美元，而高壓氣態運輸配送成本將上升5倍以上，接近每千克2美元。
從技術層面上說，液態氫的密度是氣態氫的八百多倍，相較於氫氣高壓儲運，單位容器能儲存的低溫液態儲氫更多，大大提高運輸效率，降低儲運成本，氫氣純度也可以在液化過程中大大提高，從而保證了的壽命和性能。隨著 汽車 的普及，大規模儲運氫的方向之一就是液氫儲運。
另外，日本千代公司研發的SPERA氫氣，可以讓氫氣在常溫常壓的條件下保持液態，這一技術足夠引起外界的重視。SPERA氫氣是在甲基環己烷液體中，通過有機化學氫化物法讓汽油及輕油等燃料中含有的甲苯和氫氣發生反應而製成的。在常溫常壓條件下，可以用已有的油輪和油罐車來運輸，還可以在港口及工廠的油罐中長期儲存。這對於需要高壓壓縮氫氣體積或者超低溫保存氫氣的方法更為方便，而且還省去了專用的容檔含器和設施。
國內液氫技術和裝備的突破極具發展意義
目前，國內的液氫產能十分低，滿足不了日益增長的氫能需求。全球氫液化設備主要由美國AP、普萊克斯、德國林德等廠商提供。國內液氫技術和裝備能力發展落後，應用范圍十分窄，特別是民用領域的液態氫幾乎處於空白地段。目前國內涉及氫液化開發研究的有航天101所、國富氫能等單位。資料顯示，我國當前最大氫液化規模為每天生產2噸，液化設備依賴進口，與國外技術差距明顯。
從當前液氫技術和裝備發展現狀和趨勢看，未來在降低氫氣液化能耗和氫氣液化成本上存在一定空間。相關數據顯示，當液氫工廠的生產規模小於5噸每天時，氫液化的能耗超過10千瓦時每千克，當規模達到50噸每天和150噸每天時，氫液化能耗可降至約7千瓦時每千克和6千瓦時每千克。氫液化工廠規模由5噸每天提高到50噸每天時，氫液化總成本可降低50%。
根據美國商業管制清單，限制了我國進口日均生產10噸以上的氫液化技術及裝備，以及DN50以上液氫閥門、膨脹機、液氫泵等關鍵設備。在進口遏制的情況下，國產民用液氫技術和裝備的突破具有重大意義。據了解，國內液氫技術和裝備正得到不斷進步。航天101所國內首套自主開發的1m3/h氫液化系統落地，並對基於氫膨脹的大型氫液化系統進入研發，有意形成系列產品。
液氫技術和裝備的突破對氫能產業的可持續發展具有深遠影響，民用領域的發力將推進國產化進程，對國內氫能產業布局具有重要意義。軍民融合、相關企業協同攻關將是取得突破的必由之路。
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③ 實驗室製取氫氣的發生裝置和收集裝置是什麼！！
實驗室製取氫氣是固體和液體反應，反應不需要加熱，所以發生裝置可用如圖所示裝置；
氫氣難溶於水，所以可用如圖所示F裝置排水法收集、氫氣的密度比空氣小，所以可用向下排空氣法收集，如圖所示G。
化學中常用的頌畝攜裝置：
1、固固加熱型裝置；用於兩種或多種固體化學試劑反應，並且需要加熱。
2、固固不加熱型裝置；用於兩種或多種固體化學試劑反應，並且不需要加熱。
3、固液加熱型裝置；用於一種或多種固體化學試劑和另一種或多種液體化學試劑和反應，並且需要加熱。
4、固液不加熱裝置；用於一種或多種固體化學試劑和另一種或多種液體化學試劑和反應，並且不需要耐缺加熱。
(3)氫存儲實驗設備擴展閱讀：
裝置使用時，打開導氣管上的旋塞（使容器內氣壓與外界大氣壓相等），球形漏斗中的液體進入容器與固體反應，氣體的流速可用旋塞調節。
停止使用時，關閉旋塞，容器中的氣體壓強增大（因為容器中的反應仍在進行，仍有氣體生成），將液體壓回球形漏斗，使容器中液體液面降低，與固體脫離，反野伏應停止。為保證安全，可在球形漏鬥口加安全漏斗,防止氣體壓力過大時炸裂容器。
將儀器橫放，把鋅粒由容器上插導氣管的口中加入，然後放正儀器，再將裝導氣管的塞子塞好。接著由球形漏鬥口加入稀鹽酸。
使用時，扭開導氣管活塞，酸液由球形漏斗流到容器的底部，再上升到中部跟鋅粒接觸而發生反應，產生的氫氣從導氣管放出。
不用時關閉導氣管的活塞，容器內繼續反應產生的氫氣使容器內壓強加大，把酸液壓回球形漏斗，使酸液與鋅粒脫離接觸，反應自行停止。使用啟普發生器製取氫氣十分方便，可以及時控制反應的發生或停止。
④ 氫氣儲存困難
車用氫氣存儲系統目標: IEA: 質量儲氫容量>8%; 體積容量>81kg(H8)/m8 DOE : >8.8%, > 88kg(H8)/m8 氫能汽車商業化的障礙是成本高,高在氫氣的儲存 液氫和高壓氣氫不是商業化氫能汽車-安全性和成本
⑤ 氫氣的制備貯存和運輸
哥們，耐心看完下文吧
【氫的發現和氫的性質的研究 】：
在18世紀末以前，曾經有不少人做過製取氫氣的實驗，所以實際上很難說是誰發現了氫，即使公認對氫的發現和研究有過很大貢獻的卡文迪許本人也認為氫的發現不只是他的功勞。早在16世紀，瑞士著名醫生帕拉塞斯就描述過鐵屑與酸接觸時有一種氣體產生；17世紀時，比利時著名的醫療化學派學者海爾蒙特（van Helmont，J.B.1579-1644）曾偶然接觸過這種氣體，但沒有把它離析、收集起來。
波義耳雖偶然收集過這種氣體，但並未進行研究。他們只知道它可燃，此外就很少了解。1700年，法國葯劑師勒梅里（Lemery，N.1645-1715）在巴黎科學院的《報告》上也提到過它。最早把氫氣收集起來，並對它的性質仔細加以研究的是卡文迪許。
1766年卡文迪許向英國皇家學會提交了一篇研究報告《人造空氣實驗》，講了他用鐵、鋅等與稀硫酸、稀鹽酸作用製得「易燃空氣」（即氫氣），並用普利斯特里發明的排水集氣法把它收集起來，進行研究。他發現一定量的某種金屬分別與足量的各種酸作用，所產生的這種氣體的量是固定的，與酸的種類、濃度都無關。他還發現氫氣與空氣混合後點燃會發生爆炸；又發現氫氣與氧氣化合生成水，從而認識到這種氣體和其它已知的各種氣體都不同。但是，由於他是燃素說的虔誠信徒，按照他的理解：這種氣體燃燒起來這么猛烈，一定富含燃素；硫磺燃燒後成為硫酸，那麼硫酸中是沒有燃素的；而按照燃素說金屬也是含燃素的。所以他認為這種氣體是從金屬中分解出來的，而不是來自酸中。他設想金屬在酸中溶解時，「它們所含的燃素便釋放出來，形成了這種可燃空氣」。他甚至曾一度設想氫氣就是燃素，這種推測很快就得以當時的一些傑出化學家舍勒、基爾萬（Kirwan，R.1735-1812）等的贊同。由於把氫氣充到膀胱氣球中，氣球便會徐徐上升，這種現象當時曾被一些燃素學說的信奉者們用來作為他們「論證」燃素具有負重量的根據。但卡文迪許究竟是一位非凡的科學家，後來他弄清楚了氣球在空氣中所受浮力問題，通過精確研究，證明氫氣是有重量的，只是比空氣輕很多。他是這樣做實驗的：先把金屬和裝有酸的燒瓶稱重，然後將金屬投入酸中，用排水集氣法收集氫氣並測體積，再稱量反應後燒瓶及內裝物的總量。這樣他確定了氫氣的比重只是空氣的9%.但這些化學家仍不肯輕易放棄舊說，鑒於氫氣燃燒後會產生水，於是他們改說氫氣是燃素和水的化合物。
水的合成否定了水是元素的錯誤觀念，在古希臘：恩培多克勒提出，宇宙間只存在火、氣、水、土四種元素，它們組成萬物。從那時起直到18世紀70年代，人們一直認為水是一種元素。1781年，普利斯特里將氫氣和空氣放在閉口玻璃瓶中，用電火花引爆，發現瓶的內壁有露珠出現。同年卡文迪許也用不同比例的氫氣與空氣的混合物反復進行這項實驗，確認這種露滴是純凈的水，表明氫是水的一種成分。這時氧氣業已發現，卡文迪許又用純氧代替空氣進行試驗，不僅證明氫和氧化合成水，而且確認大約2份體積的氫與1份體積的氧恰好化合成水（發表於1784年）。這些實驗結果本已毫無疑義地證明了水是氫和氧的化合物，而不是一種元素，但卡文迪許卻和普利斯特里一樣，仍堅持認為水是一種元素，氧是失去燃素的水，氫則是含有過多燃素的水。他用下式表示「易燃空氣」（氫）的燃燒：
（水＋燃素）＋ （水－燃素）—→水
易燃空氣（氫） 失燃素空氣（氧）
1782年，拉瓦錫重復了他們的實驗，並用紅熱的槍筒分解了水蒸汽，明確提出正確的結論：水不是元素而是氫和氧的化合物，糾正了兩千多年來把水當做元素的錯誤概念。1787年，他把過去稱作「易燃空氣」的這種氣體命名為「H-ydrogne」（氫），意思是「產生水的」，並確認它是一種元素。
【氫氣分類標准】：
工業氫GB/T3634-1995
H2≥99.90%（優等品）
H2≥99.50%（一等品）
H2≥99.00%（合格品）
純 氫 GB/T7445-1995
H2≥99.99%
高純氫 GB/T7445-1995
H2≥99.999%
超高純氫 GB/T7445-1995
H2≥99.9999%
氫氣的產生由水通電產生氫氣和氧氣
【氫氣制備】：
一 原始氫氣生產方法：
原始氫氣是宇宙大爆炸由原始粒子形成的氫氣，大部分分布在宇宙空間內和大的星球中，是恆星的核燃料，是組成宇宙中各種元素及物質的初始物質。地球上沒有原始氫氣因為地球的引力束縛不了它。只有它的化合物。
二人造氫氣生產方法：
可分為以下幾種啟普發生器制氫氣
⒈ 工業氫氣生產方法：
⑴由煤和水生產氫氣（生產設備煤氣發生設備，變壓吸附設備）
⑵有裂化石油氣生產（生產設備裂化設備，變壓吸附設備，脫碳設備）
⑶電解水生產（生產設備電解槽設備）
⑷工業廢氣。
⒉民用氫氣生產方法：
⑴氨分解（生產設備汽化爐，分解爐，變壓吸附設備）
⑵由活潑金屬與酸（生產設備不銹鋼或玻璃容器設備）
⑵強鹼與鋁或硅（生產設備充氫氣球機設備）一般生產氫氣球都用此方法。
⒊試驗室氫氣生產方法：
硫酸與鋅粒（生產設備啟普發生器）
4.其他
(1)由重水電解。
(2)由液氫低溫精鎦。
三、實驗室製法
1.用強酸與活潑金屬反應，如Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑
2.用鹼金屬與水反應，如2Na+2H2O=2NaOH+H2↑
四、工業製法
1.利用電解飽和食鹽水產生氫氣，如2NaCl+2H2O=2NaOH+Cl2↑+H2↑
2.工業上用水和紅熱的碳反應
3.用鋁和氫氧化鈉反應製取:
2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑
五、製取氫氣的新方法
盛有氫氣的集氣瓶的放置方法1.用氧化亞銅作催化劑從水中製取氫氣。
2.用新型的鉬的化合物從水中製取氫氣。
3.用光催化劑反應和超聲波照射把水完全分解的方法。
4.陶瓷跟水反應製取氫氣。
5.生物質快速裂解油製取氫氣。
6.從微生物中提取的酶制氫氣。
7.用細菌製取氫氣。
8.用綠藻生產氫氣。
9.有機廢水發酵法生物制氫氣。
10.利用太陽能從生物質和水中製取氫氣。
利用太陽能從生物質和水中製取氫氣是最佳的製取氫氣的方法。理由是太陽能能量巨大、取之不盡、用之不竭、而且清潔、無污染、不需要開采、運輸。怎樣製取氫氣的成本就大大降低。
11.用二氧化鈦作催化劑,在激光的照射下,讓水分解成氫氣和氧氣.
【包裝、貯存和運輸】：
包裝方式：氫氣拖車/瓶組/鋼瓶
運輸方式：氫的貯運有四種方式可供選擇，即氣態貯運、液態貯運、金屬氫化物貯運和微球貯運。目前，實際應用的只有前三種，微球貯運方式尚在研究。
安全注意事項
氫氣是一種無色、無嗅、無毒、易燃易爆的氣體，和氟、氯、氧、一氧化碳以及空氣混合均有爆炸的危險，其中，氫與氟的混合物在低溫和黑暗環境就能發生自發性爆炸，與氯的混合比為1：1時，在光照下也可爆炸。氫由於無色無味，燃燒時火焰是透明的，因此其存在不易被感官發現，在許多情況下向氫氣中加入乙硫醇，以便感官察覺，並可同時付予火焰以顏色。氫雖無毒，在生理上對人體是惰性的，但若空氣中氫含量增高，將引起缺氧性窒息。與所有低溫液體一樣，直接接觸液氫將引起凍傷。液氫外溢並突然大面積蒸發還會造成環境缺氧，並有可能和空氣一起形成爆炸混合物，引發燃燒爆炸事故。
【氫氣主要性能】：
高燃燒性，還原劑，液態溫度比氮更低
a. 可燃性：
純氫的引燃溫度為400℃。
氫氣在空氣里的燃燒，實際上是與空氣里的氧氣發生反應，生成水。
2H2+O2=2H2O(點燃)
這一反應過程中有大量熱放出，火焰呈淡藍色。燃燒時放出熱量是相同條件下汽油的三倍。因此可用作高能燃料，在火箭上使用。我國長征3號火箭就用液氫燃料。
不純的H2點燃時會發生爆炸。但有一個極限，當空氣中所含氫氣的體積占混合體積的4％－74.2%時，點燃都會產生爆炸，這個體積分數范圍叫爆炸極限。
用試管收集一試管氫氣，然後用燃著木條放到試管口，如果聽到輕微的「噗」聲，表明氫氣是純凈的。如果聽到尖銳的爆鳴聲，表明氫氣不純。這時需要重新收集和檢驗。
如用排氣法收集，則要用拇指堵住試管口一會兒，使試管內可能尚未熄滅的火焰熄滅，然後才能再收集氫氣（或另取一試管收集）。收集好後，用大拇指 堵住試管口移近火焰再移開，看是否有「噗」聲，直到試驗表明氫氣純凈為止。
氫氣在空氣中燃燒會發出淡藍色的火焰，其裝置就是直接在玻璃尖管中點燃，那麼我們真的能看到淡藍色的火焰嗎？
在玻璃里，含鈉離子，而鈉離子的焰色卻是黃色的，所以，用上述方法只能看到黃色的火焰，卻不能看到淡藍色的火焰。如果要實現淡藍色的火焰，可採取以下方法：
方法一：用石英導管(天價，不適於普通中學的實驗室)
方法二：用銅管(具有欺騙成分，因為銅元素的焰色為綠色，而且銅能導熱，對用橡皮管連接銅管，點燃時會影響氣密性)
方法三：由於黃色火焰是玻璃中的鈉離子造成的，那麼我們可以用類似於用焰色反應檢驗鉀元素一樣透過鈷玻璃看火焰就可以排除鈉的干擾了。
b. 還原性
氫氣與氧化銅反應，實質是氫氣奪取氧化銅中的氧生成水，使氧化銅變為紅色的金屬銅。
CuO+H2=Cu+H2O(加熱)
CO+3H2=CH4+H2O(催化劑)
在這個反應中，氧化銅失去氧變成銅，氧化銅被還原了，即氧化銅發生了還原反應。這種含氧化合物失去氧的反應，叫做還原反應。能奪取含氧化物里的氧，使它發生還原反應是的物質，叫做還原劑。還原劑具有還原性。
根據氫氣所具有的燃燒性質，它可以作為燃料，可以應用與航天、焊接、軍事等方面；根據它的還原性，還可以用於冶煉某些金屬材料等方面。
此外，氫氣與有機物的加成反應也體現了氫氣的還原性，如
CH2＝CH2+H2→CH3CH3
1）還原裝置
①試管口應略向下傾斜
②通入氫氣的導管應伸入試管底部
③試管口不能用橡皮塞塞緊
④用酒精燈外焰加熱
2）實驗操作
①實驗前應先通一會兒純凈的氫氣，然後開始加熱
②實驗結束後，先撤走酒精燈，繼續通氫氣，直至試管冷卻為止。
簡記為「兩先兩後，先通氫後上燈，先移燈後停氫。」
⑥ 用什麼材料可以儲存氫氣
1、合金儲氫材料
在一定溫度和氫氣壓力下，能可逆地大量吸收、儲存和釋放氫氣的金屬間化合物。
按儲氫合金金屬組成元素的數目劃分，可分為：二元系、三元系和多元系；按儲氫合金材料的主要金屬元素區分，可分為：稀土系、鎂系、鈦系、釩基固溶體、鋯系等；而組成儲氫合金的金屬可分為吸氫類(用A表示)和不吸氫類(用B表示)，據此又可將儲氫合金分為：AB5型、AB2型、AB型、A2B型。
2、無機物及有機物儲氫材料
有機物儲氫技術始於 20 世紀 80 年代。有機物儲氫是藉助不飽和液體有機物與氫的一對可逆反應，即利用催化加氫和脫氫的可逆反應來實現。加氫反應實現氫的儲存(化學鍵合)，脫氫反應實現氫的釋放。
3、納米儲氫材料
納米材料由於具有量子尺寸效應、小尺寸效應及表面效應，呈現出許多特有的物理、化學性質， 成為物理、化學、材料等學科研究的前沿領域。儲氫合金納米化後同樣出現了許多新的熱力學和動力學特性， 如活化性能明顯提高， 具有更高的氫擴散系數和優良的吸放氫動力學性能。
4、碳質材料儲氫
吸附儲氫具有安全可靠和儲存效率高等優點。而在吸附儲氫的材料中，碳質材料是最好的吸附劑，不僅對少數的氣體雜質不敏感，而且可反復使用。碳質儲氫材料主要是高比表面積活性炭（AC）、石墨納米纖維(GNF)、碳納米管(CNT)。
5、配位氫化物儲氫
配位氫化物儲氫是利用鹼金屬(Li、Na、K等)或鹼土金屬(Mg、Ca等)與第三主族元素可與氫形成配位氫化物的性質。其與金屬氫化物之間的主要區別在於吸氫過程中向離子或共價化合物的轉變，而金屬氫化物中的氫以原子狀態儲存於合金中。
6、水合物儲氫
氣體水合物，又稱孔穴形水合物，是一種類冰狀晶體，由水分子通過氫鍵形成的主體空穴在很弱的范德華力作用下包含客體分子組成。
(6)氫存儲實驗設備擴展閱讀
氫氣可以用作燃料，具有下列特點:
優點
1、資源豐富。以水為原料，電解便可獲得。水資源在地球上相對主要燃料石油，煤也較豐富。
2、熱值高。氫燃燒的熱值高居各種燃料之冠，據測定，每千克氫燃燒放出的熱量為1.4*10^8J，為石油熱值的3倍多。因此，它貯存體積小，攜帶量大，行程遠。
3、氫為燃料最潔凈。氫的燃燒產物是水，對環境不產生任何污染。
缺點
氫氣要安全儲藏和運輸並不容易，它重量輕、難捉摸、擴散速度快，需低溫液化，會導致閥門堵塞並形成不必要的壓力。
⑦ 儲氫材料詳細資料大全
儲氫材料(hydrogen storage material)一類能可逆地吸收和釋放氫氣的材料。最早發現的是金屬鈀，1體積鈀能溶解幾百體積的氫氣，但鈀很貴，缺少實用價值。
基本介紹
- 中文名 ：儲氫材料
- 外文名 ：hydrogen storage material
- 時間 ：20世紀70年代以後
- 不同儲氫方式 ：氣態、固態、液態
- 常見材料 ：合金、有機液體以及納米儲氫材料
- 要求 ：安全、成本低、容量大、使用方便
儲氫材料簡介
儲氫材料（hydrogen storage material） 隨著工業的發展和人們物質生活水平的提高 ,能源的需求也與日俱增。由於近幾十年來使用的能源主要來自化石燃料(如煤、石油和天然氣等),而其使用不可避免地污染環境 ,再加上其儲量有限 ,所以尋找可再生的綠色能源迫在眉睫。氫能作為一種儲量豐富、來源廣泛、能量密度高的綠色能源及能源載體,正引起人們的廣泛關注 。氫能的開發和利用受到美、日 、德、中、加等國家的高度重視 ,以期在 21世紀中葉進入「氫能經濟(hydrogen economy)」時代 。氫能利用需要解決以下 3 個問題:氫的製取 、儲運和套用 ,而氫能的儲嫌滲運則是氫能套用的關鍵 。氫在通常條件下以氣態形式存在, 且易燃、易爆、易擴散 ,使得人們在實際套用中要優先考慮氫儲存和運輸中的安全、高效和無泄漏損失,這就給儲存和運輸帶來很大的困難 。儲氫方式
氣態儲氫
氣態存儲是對氫氣加壓，減小體積，以氣體形式儲存於特定容器中，根據壓力大小的不同，氣態儲存又可分為低壓儲存和高壓儲存。氫氣可以像天然氣一樣用低壓儲存，使用巨大的水密封儲槽。該方法適合大規模儲存氣體時使用。由於氫的密度太低，套用不多。氣態高壓儲存是最普通和最直接的儲存方式，通過高壓閥的調節就可以直接將氫氣釋放出來。普通高壓氣態儲氫是一種套用廣泛、簡便易行的儲氫方式 ,而且成本低, 充放氣速度快 , 且在常溫下就可進行。但其缺點是需要厚重的耐壓容器, 並要消耗較大的氫氣壓縮功, 存在氫氣易泄漏和容器爆破等不安全因素芹雀脊 。一個充氣壓力為 15 MPa 的標准高壓鋼瓶儲氫重量僅約為 1.0 %;供太空用的鈦瓶儲氫重量也僅為 5 % 。可見, 高壓鋼瓶儲氫的能量密度一般都比較低。液態儲氫
氫氣在一定的低溫下 ,會以液態形式存在 。因此, 可以使用一種深冷的液氫儲存技術———低溫液態儲氫 。與空氣液化相似, 低溫液態儲氫也是先將氫氣壓縮 ,在經過節流閥之前進行冷卻 ,經歷焦耳-湯姆遜等焓膨脹後, 產生一些液體。將液體分離後 ,將其儲存在高真空的絕熱容器中, 氣體繼續進行上述循環 。液氫儲存具有較高的體積能量密度 。常溫 、常壓下液氫的密度為氣態氫的 845 倍, 體積能量密度比壓縮儲存要高好幾倍, 與同一體積的儲氫容器相比,其儲氫質量大幅度提高 。液氫儲存工藝特別適宜於儲存空間有限的運載場合 , 如太空梭用的火箭發動機 、汽車發動機和洲際飛行運輸工具等 。若僅從質量和體積上考慮 ,液氫儲存是一種極為理想的儲歲租氫方式。但是由於氫氣液化要消耗很大的冷卻能量 ,液化 1kg 氫需耗電 4 —10kW·h ,增加了儲氫和用氫的成本。另外液氫儲存容器必須使用超低溫用的特殊容器 ,由於液氫儲存的裝料和絕熱不完善容易導致較高的蒸發損失 , 因而其儲存成本較貴,安全技術也比較復雜。高度絕熱的儲氫容器是目前研究的重點。固態儲氫
固態儲存是利用固體對氫氣的物理吸附或化學反應等作用，將氫儲存於固體材料中。固態儲存一般可以做到安全、高效、高密度，是氣態儲存和液態儲存之後，最有前途的研究發現。固態儲存需要用到儲氫材料，需找和研製高性能的儲氫材料，成為固態儲氫的當務之急，也是未來儲氫發展和乃至整個氫能利用的關鍵。存在問題
世界范圍內所測儲氫量相差太大：0.01(wt ) %-67 (wt ) %，如何准確測定；儲氫機理如何；氫能汽車商業化的障礙是成本高，氫氣的儲存成本高；大多數儲氫合金自重大，壽命也是個問題；自重低的鎂基合金很難常溫儲放氫；配位氫化物的可逆儲放氫等需進一步開發研究；碳材料吸附儲氫受到重視，但基礎研究不夠，能否實用化還是個問號。常見儲氫材料
合金儲氫材料 儲氫合金是指在一定溫度和氫氣壓力下，能可逆地大量吸收、儲存和釋放氫氣的金屬間化合物。 儲氫合金由兩部分組成，一部分為吸氫元素或與氫有很強親和力的元素(A)，它控制著儲氫量的多少，是組成儲氫合金的關鍵元素，主要是ⅠA~ⅤB族金屬，如Ti、Zr、Ca、Mg、V、Nb、Re(稀土元素)；另一部分則為吸氫量小或根本不吸氫的元素(B)，它則控制著吸/放氫的可逆性，起調節生成熱與分解壓力的作用，如Fe、Co、Ni、Cr、Cu、Al等。圖1列出了一些金屬氫化物的儲氫能力。 目前世界上已經研製出多種儲氫合金，按儲氫合金金屬組成元素的數目劃分，可分為：二元系、三元系和多元系；按儲氫合金材料的主要金屬元素區分，可分為：稀土系、鎂系、鈦系、釩基固溶體、鋯系等；而組成儲氫合金的金屬可分為吸氫類(用A表示)和不吸氫類(用B表示)，據此又可將儲氫合金分為：AB5型、AB2型、AB型、A2B型。 無機物及有機物儲氫材料 一些無機物(如 N2 、CO 、CO2)能與 H2 反應 ,其產物既可以作燃料, 又可分解獲得 H2 ,是一種目前正在研究的儲氫新技術。如碳酸氫鹽與甲酸鹽之間相互轉化的儲氫反應，反應以 Pd 或 PdO 作催化劑,吸濕性強的活性炭作載體, 以 KHCO3 或 NaHCO3 作儲 氫劑儲 氫量可達2wt %。該方法的主要優點是便於大量地儲存和運輸,安全性好,但儲氫量和可逆性都不是很好 。 有些金屬可與水反應生成氫氣 。例如 Na, 反應後生成 NaOH ,其氫氣的質量儲存密度為 3wt %。雖然這個反應是不可逆的, 但是 NaOH 可以通過太陽能爐還原為金屬 Na 。同樣, Li 也有這種過程 , 其氫氣的質量儲存密度為 6.3wt %。這種儲氫方式的主要難點是可逆性和控制金屬的還原 。目前, 對於 Zn的套用較成功。 Li3N 的理論吸氫量為 11.5wt %,在 255 ℃氫氣氛中保持半個小時, 總吸氫量可達 9.3wt %。在 200 ℃下, 給予足夠的時間, 還會有吸收 。在 200 ℃真空(1 mPa)下, 6.3wt %的氫被釋放 ,剩餘的氫要在高溫(高於 320 ℃)下, 才能被釋放 。與其他金屬氫化物不同的是, 在 PCT 曲線中,Li3N 有兩個平台:第一個有較低的平台壓, 第二個則是一個斜坡。 有機物儲氫技術始於 20 世紀 80 年代。有機物儲氫是藉助不飽和液體有機物與氫的一對可逆反應,即利用催化加氫和脫氫的可逆反應來實現。加氫反應實現氫的儲存(化學鍵合),脫氫反應實現氫的釋放。有機液體氫化物儲氫作為一種新型儲氫技術有很多優點:儲氫量大, 如苯和甲苯的理論儲氫量分別為 7.19wt %和 6.18wt %;儲氫劑和氫載體的性質與汽油類似 ,因而儲存、運輸 、維護、保養安全方便, 便於利用現有的油類儲存和運輸設施;不飽和有機液體化合物作儲氫劑可多次循環使用, 壽命可達 20 年。但這類方法在加氫、脫氫時條件比較苛刻 ,而且所使用催化劑易失活,因而還在做進一步的研究。 納米儲氫材料 納米材料由於具有量子尺寸效應、小尺寸效應及表面效應，呈現出許多特有的物理、化學性質， 成為物理、化學、材料等學科研究的前沿領域。儲氫合金納米化後同樣出現了許多新的熱力學和動力學特性， 如活化性能明顯提高， 具有更高的氫擴散系數和優良的吸放氫動力學性能。納米儲氫材料通常在儲氫容量、循環壽命和氫化-脫氫速率等方面比普通儲氫材料具有更優異的性能， 比表面積和表面原子數的增加使得金屬性質發生變化， 具有了塊體材料所沒有的性質。由於粒徑小， 氫更容易擴散到金屬內部形成間隙固溶體， 表面吸附現象也更加顯著，因而儲氫材料的納米化已成為當今儲氫材料的研究熱點。儲氫合金納米化為高儲氫容量的儲氫材料的研究提供了新的研究方向和思路。Tanaka 等 總結了納米儲氫合金優異動力學性能的原因: ( 1) 大量的納米晶界使得氫原子容易擴散; ( 2) 納米晶具有極高的比表面， 使氫原子容易滲透到儲氫材料內部; ( 3) 納米儲氫材料避免了氫原子透過氫化物層進行長距離擴散， 而氫原子在氫化物中的擴散是控制動力學性能最主要的因素。通常情況下 Ni-Al 合金不具備吸氫特性， 韋建軍等採用自 懸 浮 定 向 流 法 制 備 出 單 相 金 屬 間 化 合 物AlNi 納米微粒， 納米 AlNi 在一定條件下， 可在 90—100℃ 實現吸氫-放氫過程， 其最大吸附量可達到材料自重的 7. 3% 。 碳質材料儲氫 吸附儲氫是近幾年來出現的新型儲氫方法，具有安全可靠和儲存效率高等優點。而在吸附儲氫的材料中，碳質材料是最好的吸附劑，不僅對少數的氣體雜質不敏感，而且可反復使用。碳質儲氫材料主要是高比表面積活性炭（AC）、石墨納米纖維(GNF)、碳納米管(CNT)。 配位氫化物儲氫 配位氫化物儲氫是利用鹼金屬(Li、Na、K等)或鹼土金屬(Mg、Ca等)與第三主族元素可與氫形成配位氫化物的性質。其與金屬氫化物之間的主要區別在於吸氫過程中向離子或共價化合物的轉變，而金屬氫化物中的氫以原子狀態儲存於合金中。 表1給出了部分配位氫化物，可以看出它們含有極高的儲氫容量，因而可作為優良的儲氫介質，其中LiBH4、NaBH4和KBH4已實現了工業化生產。 應當指出的是，配位氫化物室溫下它的分解速率很低，如LiBH4、NaBH4等金屬硼氫化物在乾燥或惰性氣氛中，要到300℃以上才能分解釋放氫氣，而且其循環性能的研究也較少。為此，Bogdanovic等以NaAlH4為研究對象，發現催化劑能降低其反應活化能，且Ti4+較Zr4+的催化性能要好。 對於配位氫化物的研究開發，索新的催化劑或將現有催化劑（Ti、Zr、Fe）進行最佳化組合以改善其低溫放氫性能，以及循環性能方面還需做更進一步的研究。 水合物儲氫 氣體水合物，又稱孔穴形水合物，是一種類冰狀晶體，由水分子通過氫鍵形成的主體空穴在很弱的范德華力作用下包含客體分子組成，其一般的反應方程為： R+nH2O----R·nH2O(固體)十△H（反應熱） 水合物通常有3種結構，具體見圖2和表2。很多氣體或易揮發性液體都能在一定的溫度和壓力條件下和水生成氣體水合物，例如天然氣、二氧化碳以及多種氟里昂製冷劑。 水合物儲存氫氣具有很多的優點：首先，儲氫和放氫過程完全互逆，儲氫材料為水，放氫後的剩餘產物也只有水，對環境沒有污染，而且水在自然界中大量存在並價格低廉；其次，形成和分解的溫度壓力條件相對較低、速度快、能耗少。粉末冰形成氫水合物只需要幾分鍾，塊狀冰形成氫水合物也只需要幾小時；而水合物分解時，因為氫氣以分子的形態包含在水合物孔穴中，所以只需要在常溫常壓下氫氣就可以從水合物中釋放出來，分解過程非常安全且能耗少。因此，研究採用水合物的方式來儲存氫氣是很有意義的，美國、日本、加拿大、韓國和歐洲已經開始了初步的實驗研究和理論分析工作。
⑧ 氫燃料電池檢測設備有哪些
氫燃料電池是一種能夠將氫氣通過化學反應轉化為電能的裝置，具有高效率、低排放等優點。為了檢測氫燃料電池雹慶的性能和狀態，通常使用以下檢測洞搏設備：
1.電壓檢測器：用於測量氫燃料電池的電壓，以確定其工作狀態。
2.電流檢測器：用於測量氫燃料電池的電流，以確定其輸出能力。
3.功率檢測器：用於測量氫燃料電池的功率，以確定其輸出能力。
4.溫度檢測器：用於測量氫燃料電池的溫度，以確定其運行狀態。
5.氫納肆祥氣濃度檢測器：用於測量氫燃料電池內部的氫氣濃度，以確定其工作狀態。
6.阻抗譜儀：用於測量氫燃料電池的阻抗，以確定其內部電路的狀態。
這些檢測設備可以幫助檢測人員了解氫燃料電池的工作狀態，並為維護和修理氫燃料電池提供依據。
⑨ 新氫緩沖罐液面高低不會引起新氫壓縮機聯鎖
結論：新氫緩沖罐液面高低不會引起新氫壓縮機聯鎖。原因：新氫壓縮機通常會設有液位開關，用於檢測新氫緩沖罐的液位高低。當新氫緩沖罐液位過高握罩或過低時，液位開關會觸發聯鎖裝置，停止新氫壓縮機的運行。但是，液位開關通常是根據罐體底部的「沉浮」原理工作的，液位變化不會瞬間觸發液位開關，需要一定的時間。因此，當新氫緩沖罐液面高低變化不大或變化緩慢時，不會觸發新氫壓縮機的聯鎖。延伸：然而，在實際運行過程中，為了安全起見，新氫緩沖罐通常要設置一定的安全餘量，保芹配證液位不會過高或過低，從而避免觸發新氫壓縮機的聯鎖。此外，對於一些特殊的工況或者對新氫質量要求較高的情況，通常會實現更加嫌皮指嚴格的液位控制，以確保新氫生產的安全和優質。
⑩ 儲氫裝置如何選擇
氫能體系主要包括氫的生產、儲存和運輸、應用3個環節。而氫能的儲存是關鍵，也是目前氫能應用的主要技術障礙。大家知道，所有元素中氫的重量最輕，在標准狀態下，它的密度為0.0899克/升，為水的密度的萬分之一。在-252.7℃ 時，可以為液體，密度70克/升，僅為水的1/15。所以氫氣可以儲存，但是很難高密度儲存。
氫氣輸送也是氫能利用的重要環節。一般而言，氫氣生產廠和用戶會有一定的距離，這就存在氫氣輸送的需求。按照氫在輸運時所處狀態的不同，可以分為氣氫輸送、液氫輸送和固氫輸送。其中前兩者是目前正在大規模使用的兩種方式。
高壓氣態儲存
氣態氫可儲存在地下倉庫里，也可裝入鋼瓶中。為了提高其儲存空間利用率，必須將氫氣進行壓縮，盡可能使氫氣的體積變小，因此就需要對氫氣施加壓力，為此需消耗較多的壓縮功。氫氣重量很輕，即使體積縮小、密度增大，重量仍然如此。一般情況下，一個充氣壓力為20兆帕的高壓鋼瓶儲氫重量只佔總重量的1.6％，供太空用的鈦瓶儲氫重量也僅為總重量的5％。
為提高儲氫量，目前科技工作者們正在研究一種微孔結構的儲氫裝置，它是一種微型球床。微型球的球壁非常薄，最薄的只有1微米。微型球充滿了非常小的小孔，最小的小孔直徑只有10微米左右，氫氣就儲存在這些小孔中。微型球可用塑料、玻璃、陶瓷或金屬製造。
高壓氣態儲存是最普遍、最直接的方式，通過減壓閥的調節就可以直接將氫氣釋放出來。但是它也存在著一定的不足，即能耗較高。
低溫液化儲存
隨著溫度的變化，氫氣的形態也會發生變化。將氫氣降溫，當冷卻到-253℃時，氫氣就會發生形態上的變化，由氣態變成液態，也就是液氫。然後，再將液氫儲存在高真空的絕熱容器中，在恆定的低溫下，液氫就會一直保持這種狀態，不再發生變化。這種液氫儲存工藝已經用於宇航中。這種儲存方式成本較高，安全技術也比較復雜，不適合廣泛應用。低溫儲存液氫的關鍵就在於儲存容器，因此高度絕熱的儲氫容器是目前研究的重點。
現在一種間壁間充滿中孔微珠的絕熱容器已經問世。這種二氧化硅的微珠直徑在30～150微米，中間是空心的，壁厚只有1～5微米，在部分微珠上鍍上厚度為1微米的鋁。由於這種微珠導熱系數極小，其顆粒又非常細，可以完全抑制顆粒間的對流換熱；將3％～5％的鍍鋁微珠混入不鍍鋁的微珠當中，可以有效地切斷輻射傳熱。這種新型的熱絕緣容器不需抽真空，其絕熱效果遠優於普通高真空的絕熱容器，是一種比較理想的液氫儲存罐，美國宇航局已廣泛採用這種新型的儲氫容器。
在生產實踐中，採用液氫儲存必須先制備液氫，將氣態氫變成液態氫。生產液氫一般可採用3種液化循環方式，其中，帶膨脹機的循環效率最高，在大型氫液化裝置上被廣泛採用；節流循環方式效率不高，但流程簡單，運行可靠，所以在小型氫液化裝置中應用較多；氦製冷氫液化循環消除了高壓氫的危險，運轉安全可靠，但氦製冷系統設備復雜，因此在氫液化中應用不多。
金屬氫化物儲存
曾經有這樣一件奇怪的事情：在一間部隊的營房裡，史密斯中士把彎曲的鎳鈦合金絲拉直，放到工作台上，轉過身忙別的事情。過了一會兒，等他再回到檯子邊，看到剛才拉直的鎳鈦合金絲又變成原來彎曲的形狀了，史密斯中士對此感到很奇怪。
發現這種現象的不僅僅是史密斯中士，巴克勒教授也發現了這種現象。他發現被他拉直的鎳鈦合金絲又恢復到原來彎曲的形狀了。為什麼會這樣呢?巴克勒教授走到鎳鈦合金絲的旁邊，看到周圍並沒有什麼異常，他再試了一下看看是不是磁場作用的結果，可是經過檢測，周圍根本沒有磁場。這到底是什麼原因呢?當他無意中用手摸了摸放金屬的檯子，發現檯子很燙，難道是熱量在作怪嗎?巴克勒教授決定親自試一試。他把鎳鈦合金絲一根一根地拉直，然後又把它們放到檯子上，結果和剛才一樣。他又將這些鎳合金絲拉直放到另外一個地方，這些金屬並沒有彎曲，還保持原來的樣子。也就是說，放在高溫地方的鎳鈦合金絲會恢復到原來彎曲的樣子，而放在其他地方的鎳鈦合金絲沒有改變形狀。巴克勒教授從而發現了一個非常重要的科學現象，即合金在上升到一定溫度的時候，它會恢復到原來彎曲的狀態。巴克勒教授由此得到一個結論：鎳鈦合金具有記憶力。鎳鈦合金具有記憶力，那麼其他金屬有沒有記憶力呢?巴克勒教授並沒有淺嘗輒止，放過對其他事物研究的機會。他做了許多實驗，最後他發現合金大都具有記憶力。
根據合金的這一特性，近年來，一種新型簡便的儲氫方法應運而生，即利用儲氫合金(金屬氫化物)來儲存氫氣。這是一種金屬與氫反應生成金屬氫化物而將氫儲存和固定的技術。氫可以和許多金屬或合金化合之後形成金屬氫化物，它們在一定溫度和壓力下會大量吸收氫而生成金屬氫化物。而反應又有很好的可逆性，適當升高溫度和減小壓力即可發生逆反應，釋放出氫氣。金屬氫化物儲存，使氫氣跟能夠氫化的金屬或合金相化合，以固體金屬氫化物的形式儲存起來。金屬儲氫自20世紀70年代開始就受到了重視。
儲氫合金具有很強的儲氫能力。單位體積儲氫的密度，是相同溫度、壓力條件下氣態氫的1000倍，也就是說，相當於儲存了1000個大氣壓的高壓氫氣。儲氫合金都是固體，需要用氫時通過加熱或減壓將儲存於其中的氫釋放出來，因此是一種極其簡便易行的理想儲氫方法。目前研究發展中的儲氫合金主要有鈦系儲氫合金、鋯系儲氫合金、鐵系儲氫合金以及稀土系儲氫合金。
儲氫合金具有高強的本領，不僅具有儲存氫氣的功能，而且還能夠採暖和製冷。炎熱的夏天，太陽光照射在儲氫合金上，在陽光熱量的作用下，它便吸熱放出氫氣，將氫氣儲存在氫氣瓶里。吸熱使周圍空氣溫度降低，起到空調製冷的效果。到了寒冷的冬天，儲氫合金又吸收夏天所儲存的氫氣，放出熱量，這些熱量就可以供取暖了。利用這種放熱—吸熱循環可進行熱的儲存和傳輸，製造製冷或採暖設備。此外，儲氫合金還可以用於提純和回收氫氣，它可將氫氣提純到很高的純度。採用儲氫合金，可以以很低的成本獲得純度高於99.9999％的超純氫。
儲氫合金的飛速發展，給氫氣的利用開辟了一條廣闊的道路。目前我國已研製成功了一種氫能汽車，它使用儲氫材料90千克就可以連續行駛40千米，時速超過50千米。
碳材料儲存
碳材料儲氫也是一種重要的儲氫途徑。做儲氫介質的碳材料主要有高比表面積活性炭、石墨納米纖維和碳納米管。由於材料內孔徑的大小及分布不同，這三類碳材料的儲氫機理也有區別。活性炭儲氫的研究始於20世紀70年代末，該材料儲氫面臨最大的技術難點是氫氣需先預冷吸氫量才有明顯的增長，且由於活性炭孔徑分布較為雜亂，氫的解吸速度和可利用容積比例均受影響。碳納米材料是一種新型儲氫材料，如果選用合適催化劑，優化調整工藝過程參數，可使其結構更適宜氫的吸收和脫附，用它做氫動力系統的儲氫介質有很好的前景。
石墨納米纖維來自含碳化合物，由含碳化合物經所選金屬顆粒催化分解產生，主要形狀有管狀、飛魚骨狀、層狀。其中，飛魚骨狀的石墨納米纖維吸氫量最高。
碳納米管可以分為單壁碳納米管和多壁碳納米管，主要由碳通過電弧放電法和熱分解催化法製得。電弧放電法製得的碳納米管通常比較長，結晶性能比較好，但純化較困難。而用催化法製得的碳納米管，管徑大小比較容易調節，純化也比較容易，但結晶性能要比電弧放電法制備的差一些。
碳納米管的孔徑分布比石墨納米纖維的孔徑分布更為有序，選用合適的金屬催化顆粒和晶狀促長劑，就能夠比較容易地控制管徑的大小及管口的朝向。微孔中加入催化金屬顆粒和促長劑，可增加碳納米管強度，並使表面微孔更適宜氫分子的儲存。