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氫氣的儲存有高壓壓縮,、低溫液化,、金屬氫化物等多種方式,利用水合物技術(shù)儲存氫氣是近年來發(fā)展起來的一項新技術(shù),。從水合物儲氫的原理,、技術(shù)性、經(jīng)濟性和安全性方面對水合物儲氫技術(shù)進行了分析比較,。水合物儲氫技術(shù)的能耗與儲能之比與高壓壓縮法相近,,生產(chǎn)成本低于高壓壓縮法和低溫液化法,而且安全性較高,是一種潛在的高效儲氣技術(shù),。
關(guān)鍵詞:水合物反應(yīng)釜,;儲氫;氫氣儲存,;水合物技術(shù)儲存氫氣反應(yīng)釜
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數(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)燃機汽車和以氫為燃料、通過化學作用產(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、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,,因此探索和尋找適用于大規(guī)模儲氫的技術(shù)將是一項重要的研究課題,。常見的儲氫技術(shù)一般基于化學反應(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(也包含部分的化學吸附儲存),、水合物儲存,。化學法主要有:儲氫合金儲存,、有機液態(tài)氫化物儲存,、無機物儲存等形式。衡量一種氫氣儲運技術(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,、有機氫化物和物理化學吸附等形式儲存,。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。低溫液化方式儲運雖然質(zhì)量儲氫密度高(可以達到14%),,但液氫沸點僅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40~50kg/m3,,但其缺點是質(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,但完全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。北京世紀森朗水合物反應(yīng)釜,,水合物儲氫反應(yīng)設(shè)備,,水合物技術(shù)儲存氫氣反應(yīng)釜,水合物加氫反應(yīng)釜,。
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